JP2004525106A - Probiotic compounds obtained from Lactobacillus casei strain KE01 - Google Patents

Probiotic compounds obtained from Lactobacillus casei strain KE01 Download PDF

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Abstract

Probiotic compositions are provided that comprise Lactobacillus casei strain KE01 having ATCC accession number PTA-3945. The disclosed probiotic compositions are useful in inhibiting enteric pathogen diseases in animals and in maintaining animal health. Methods of making and using Lactobacillus casei strain KE01 probiotic compositions are also disclosed as are methods of using these probiotic compositions.

Description

【0001】
関連出願
本出願は、2000年12月18日付けで出願された米国特許仮出願60/256528の優先権を主張し、その全内容を参照により本明細書に含める。
【技術分野】
【0002】
本発明は、プロバイオティック性(probiotic)ラクトバシラス−カゼイ(Lactobacillus casei)調製物を開示する。詳しくは、新規に特徴付けられたKE01と指定されるラクトバシラス−カゼイ株から得られた、抗感染性で抗下痢性の調製物を開示する。また、ラクトバシラス−カゼイKE01株を用いたプロバイオティック化合物を調製するための関連方法、および、KE01プロバイオティック組成物を用いるための関連方法も開示する。
【背景技術】
【0003】
本明細書において記載される新規に認識されたプロバイオティック性ラクトバシラス−カゼイ株はKE01と指定されている。以前は、これと同じ生物をラクトバシラス−カゼイKE99と指定していた(例えば、米国仮出願第60/256528号、および、A.S. Naidu, X. Xie, D.A. Leumer, S. Harrison, M.J. Burrill and E.A. Fonda. 2001. Reduction of sulfide、Ammonia Compounds and Adhesion Properties of Lactobacillus casei strain KE99 In Vitoro. Curr. Microbiol. 43: In pressを参照)。
【0004】
乳酸菌(LAB)は、宿主のミクロ生態学において重要な役割を果たす哺乳動物の消化管に固有のマイクロフローラであり、治療および予防特性の目覚しい一覧をもって信用されている。これら治療および予防特性としては、これらに限定されないが、腸の微生物生態学の維持、生理学的効果、免疫変調効果および抗菌効果が挙げられる。他のLAB関連性状としては、腸管腔への酵素放出が挙げられ、これはLAB付着と相乗的に作用し、腸の吸収不良の症状を緩和することができる。その上、LAB酵素は腸のpH調節を助け、それにより芳香族アミノ酸分解を増すことができる。[Fuller, R. Probioticfoods - current use and future developments. IFI NR 3:23-26 (1993); Mitsuoka, T. Taxonomy and ecology of Bifidobacteria. Bifidobacteria Microflora 3:11 (1984); Gibson, G.R. et al., Probiotics and intestinal infections, p.10-39. In R. Fuller (ed.), Probiotics 2: Applications and practical aspects. Chapman and Hall, London, U.K (1997); Naidu AS, et al., probiotic spectra of lactic acid bacteria(LAB). Crit Rev Food Sci Nutr 39:3-126 (1999); Naidu, A.S, Clemens, R.A. Probiotics. p.431-462. In A.S. Naidu (ed.), Natural Food Antimicrobial Systems. CRC Press, Boca Raton, FL (2000)]。
【0005】
また、乳酸菌は、動物の糞廃棄物中の硫化物およびアンモニア含有化合物を顕著に減少させることにより、動物の排泄物による匂いと毒性とを減少させる能力を示した。農業ビジネスが発展し、地域社会が見た限り際限無く未使用の農業地域への進出が続くにつれ、このエキソビボ(ex vivo)でのLABの用途はますますより重要になりつつある。例えば、雄鶏の雛鳥や貝の廃棄物と、15%の炭水化物およびLABを含む混合物とを混合すれば、LABは、不快な匂いを除去し、孵化場の廃棄物に関する硫化水素生成物を減少させることが示されている。その上、LAB組成物は、孵化場の廃棄物中の大腸菌およびサルモネラ菌含量を無視できるレベルに減少させる効能が示されている。加えて、ラクトバシラス−アシドフィルス(L. acidophilus)が媒介する乳酸発酵により、ブロイラー処理廃棄物のような家禽廃物の匂いや粘度が顕著に減少する。その上、LAB含有調製物は、分解困難な炭水化物の破壊を促進し、ブタの盲腸の細菌によるアンモニア生成物を減少させることが報告されている。最終的に、エキソビボでのラクトバシラス−カゼイFG1およびラクトバシラス−プランタルム(L. plantarum)FG10の貯蔵生牧草の発酵は、尿素分解生物を抑制することによって顕著にアンモニア量を減少させる。[Deshmukh, A.C., Patterson, P.H. Preservation of hatchery wastes by lactic acid fermentation. 1. Laboratory scale fermentation. Poult Sci 76:1212-1219 (1997); Russell, S.M. et al., Lactic acid fermentation of broiler processing waste: physical properties and chemical analyses. Poult Sci 71:765-770 (1992); Tibbetts, G.W. et al., Poultry offal ensiled with Lactobacillus acidophilus for growing and finishing swine diets. J Anim Sci 64:182-190 (1987); Sakata, T. et al., Probiotic preperations dose-dependentty increase net production rates of organic acids and decrease that of annmonia by pig cecal bacteria in batch culture. Dig Dis Sci 44:1485-1493 (1999); Cai, Y. et al., Effect of applying lactic acid bacteria isolated from forage crops on fermentation characteristics, aerobic deterioration of silage. J Dairy Sci 82:520-526 (1999); Modler, H.W. et al., Bifidobacteria and bifidogenic factors. Can Inst Food Sci Tech 23:29-41 (1990)]。
【0006】
しかしながら、LABがヒトおよび家畜の生命の質を向上させる最も高い可能性は、LABのインビボでのプロバイオティック用途にある。LABがインビボでの有益なプロバイオティック効果を示すためには、生物は、消化管で長い時間生存しなければならない。それゆえに、腸の収縮による迅速な除去を防ぐような量を保持できるプロバイオティックLAB株を選択することが重要である。有効なプロバイオティック細菌は、胃の環境での生存が可能であり、腸上皮に付着することによって少なくとも一時的に腸で定着することが可能でなければならない。その結果として、粘膜表面に付着するための高められた能力を示し、それゆえに改善された細菌の維持、および、持続的な消化管での滞留時間を示すLABは、それらを示さないLABに対して競争力のある利点を有する。[Salminen, S. et al., Clinical uses of probiotics for stabilizing the gut mucosal barrier: successful strains and future challenges. Antonie Van Leeuwenhoek 70:347-358 (1996); Conway, P. Selection criteria for probiotic microorganisms. Asia Pacific J Clin Nutr 5:10-14 (1996); Havenaar, R. et al., Selection of strains for probiotic use, p.209-224. In R. Fuller (ed.), Probiotics, the scientific basis. Chapman and Hall, London, U.K. (1992)]。
【0007】
ラクトバシラス種は、多数の異なるメカニズムを介して哺乳動物の消化管にうまく定着することができる。例えば、いくつかの細菌種は、様々な上皮下部の(sub-epithelial)マトリックスタンパク質、および、腸の粘膜上の特定の受容体に結合する。他の種は、細菌および宿主の真核細胞表面上で、炭水化物とタンパク質因子との異なる組み合わせを必要とするメカニズムを介して、哺乳動物の腸の細胞に付着することができる。しかしながら、付着のメカニズムに関係なく、ヒト消化管にうまく定着するLABの能力により、LABはプロバイオティック特性が与えられる。[Greene. J.D.. Klaenhammer, T.R. Factors involved in adherence of lactobacilli to human Caco-2 cell. Appl Environ Microbiol 60:4487-4494 (1994); Sarem, F. et al., Comparison of the adherence of three Lactobacillus strains to Caco-2 and Int-407 human intestinal cell lines. Lett Appl Microbiol 22:439-442 (1996); Naidu, A.S., et al., Particle agglutination assays for rapid detection of fibronectin, fibriogen, and collagen receptors on Staphylococcus aureus. J Clin Microbiol 26:1549-1554 (1988); Wadstrom, T. et al., Surface properties of lactobacilli isolated from the small intestines of pigs. J Appl Bacteriol 62:513-520 (1987); Bernet, M.F. et al., Lactobacillus acidophilus LA 1 binds to cultured human intestinal cell lines and inhibits cell attachment, invasion by entero-virulent bacteria. Gut 35:483-489 (1994); Jin, L.Z. et al., Effect of adherent Lactobacillus spp. on in vitro adherence of salmonellae to the intestinal epithelial cells of chichen. J Appl Bacteriol 81:201-206 (1996); Reid, G. et al., Influence of lactobacilli on the adhesion of Staphylococcus aureus and Candida albicans to fibers and epithelial cells, J Ind Microbiol 15:248-253 (1995)]。
【0008】
一般的に言えば、競合的な結合プロセスで侵襲性または毒素産生の病原性の腸細菌(腸管病原体)を腸の粘膜から退去させることにより、プロバイオティック細菌は自身の有益な効果を働かせる。腸管病原体、例えば、これらに限定されないが、腸管病原性大腸菌(EPEC)、毒素原性大腸菌(ETEC)、サルモネラ−エンテリティディス(Salmonella enteritidis)、エルシナ−シュードツベルクローシス(Yernia psudotuberculosis)、および、リステリア−モノサイトゲネス(Listeria monocytogenes)は、病気を引き起こすために動物の腸管にうまく定着することができなければならない。
【0009】
有効に腸に定着するのにこれら生物が用いるメカニズムは様々である。例えば、CFA/IまたはCFA/II付着因子を有するETECは、特に、培養中の、分裂したヒトの腸上皮のCaco−2細胞の刷子縁に付着する。サルモネラ−チフィムリウムおよびEPECは、培養中の、分化したヒトの腸上皮のCaco−2細胞の刷子縁に付着し、それに反して、エルシナ−シュードツベルクローシスおよびステリア−モノサイトゲネスは、未分化のCaco−2細胞の末梢に結合する。
【0010】
近年、熱で殺したラクトバシラス−アシドフィルス調製物が有効なプロバイオティック組成物であることが証明された。熱で殺したラクトバシラス−アシドフィルス調製物が、用量に応じて、既知の腸管病原体を試験動物の腸壁の内層から退去させることが示された。その結果として、腸管病原体は動物の消化管に定着できなくなり、病気が防がれた。例えば、ラクトバシラス−アシドフィルス(Lacteol(登録商標)株)が、この大腸菌のB41株(ECB41)の付着を用量に応じて阻害することが見出された。他の実験において、生きたラクトバシラス−アシドフィルスLB株、および、熱で殺したラクトバシラス−アシドフィルスLB株が、Caco−2細胞の結合(association)と、腸管病原体の侵入との両方をうまく阻害した。さらに他の研究において、熱で殺したラクトバシラス−アシドフィルスLB株が、Caco−2細胞へのETEC付着を完全に阻害することが示された。[Fourniat, J. et al., Heat- kilted Lactobacillus acidophilus inhibits adhesion of Escherichia coli B41 to HeLa cells. Ann Rech Vet 23:361-370 (1992); Chauviere, G. et al., competitive exclusion of diarrheagenic Escherichia coli (ETEC) from human enterocyte-like Caco-2 cells by heat-killed Lactobacillus. FEMS Microbiol Lett 70:213-217 (1992)]. Coconnier, M.H. et al., Inhibition of adhesion of enteroinvasive pathogens to human intestinal Caco-2 cells by Lactobacillus acidophilus strain LB decreases bacterial invasion. FEMS Microbiol Lett 110:299-305 (1993)]。
【0011】
上述したように、プロバイオティック組成物とは、一般的に、腸の微生物バランスを改善することによって宿主に有益に作用する微生物栄養補助食品と定義される。一般的にプロバイオティックに関連する微生物の2つの主要な属としては、ラクトバシラス種と、ビフィドバクテリア種(Bifidobacteria sp)とがある。プロバイオティックによる有益な効果としては、感染症への耐性の増加、より健全な免疫系、過敏性腸症候群の軽減、血圧の減少、血清コレステロールの減少、アレルギー緩和、および、腫瘍後退が挙げられる。しかしながら、近年の科学進歩や、プロバイオティック組成物の効能を支持する限定されたインビボおよびインビトロでの実験上の証拠が公開されているにもかかわらず、これらの利益および他の利益を報告する主な研究は解毒面での証拠に頼ってきた。
【0012】
解毒性に依存する刊行物および限定されたインビトロのデータの例としては、米国特許(USPAN)第3,957,974号、第4,210,672号、第4,314,995号、第4,345,032号、第4,579,734号、第4,871,539号、第4,879,238号および第5,292,362号(「Hata」の特許)。Hataの特許は、ラクトバシラス種の様々な亜種を開示しており、有益なプロバイオティック様効果を報告している。しかしながら、Hataの特許は、上皮下部のマトリックスへの貪欲な結合、および、競合的な排除、および、微生物による細菌性の腸管病原体への妨害を示すラクトバシラス種を、開示または説明していない。
【0013】
米国特許第6,060,050号(「’050特許」)は、貯蔵中に生物を保護するのに用いられる培地を含むスターチ含有培地中に懸濁されたプロバイオティック微生物からなる調製物を開示しており、生物を大腸に移送するのに役立ち、成長促進基質を提供する。しかしながら、’050特許は、腸管病原体に対するプロバイオティック活性を直接示すデータを提供していない。
【0014】
米国特許第号5,965,128(「’128特許」)は、大腸菌O157:H7(腸管出血性大腸菌)が原因の腸の病気の治療を開示する。しかしながら、’128特許のプロバイオティック組成物は非病原性株の大腸菌しか含んでおらず、ラクトバシラス種は開示されていない。その結果として、’128特許の非病原性の腸内生物が、腸管出血性大腸菌に対する「プロバイオティック様」の保護をレシピエントに与えることができる一方で、ラクトバシラス種およびビフィドバクテリア属に関連する他の有益な特色が欠けている。
【0015】
米国特許第4,839,281号、第5,032,399号および第5,709,857号(’857特許)は、腸粘膜細胞に付着する数種のラクトバシラス−アシドフィルス株を開示している。その上、’857特許は、ある種の腸管病原体の成長を阻害するラクトバシラス−アシドフィルス株を開示している。しかしながら、’857特許は、’857特許のラクトバシラス−アシドフィルス培養物に関して証明された有益な特色を有するラクトバシラス−カゼイ株を開示していない。
【0016】
それゆえに、プロバイオティック活性を示すラクトバシラス種の新菌株に対する必要性が残る。特に、腸管病原体による病気を減少させ、動物の生命力と健康を増進する証明された能力を有するより多くのラクトバシラス種の株に対する必要性がある。
【発明の開示】
【発明の要旨】
【0017】
本発明の目的は、プロバイオティック特性が実証されたラクトバシラス種の新菌株を提供することである。
【0018】
本発明の他の目的は、抗腸管病原体のプロバイオティック活性を有するラクトバシラス種の新菌株を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、動物の健康および生命力を維持するラクトバシラス種の新菌株を提供することである。
【0019】
本発明のさらに他の目的は、実証されたプロバイオティック特性を有するラクトバシラス種から製造された栄養補助食品および医薬配合物を提供することである。
本発明は、KE01と指定されたラクトバシラス−カゼイの新菌株を提供することによってこれらの目的および他の目的を実現し、当該新菌株は、実証されたインビボでの抗腸管病原体活性などの、科学的に証明されたプロバイオティック特性を有する。その上、本発明は、ラクトバシラス−カゼイKE01株からなる栄養補助食品および医薬配合物を提供し、当該栄養補助食品および医薬配合物は、その生物に長期間の保護を提供し且つそれの証明されたプロバイオティック特性の維持を補助するトレハロースおよびフルクトオリゴ糖類からなる糖複合物に配合される。
【0020】
腸管病原体感染を治療および予防し、ヒトおよび家畜の健康および生命力の維持を補助するのに用いることが出来る新規のプロバイオティック配合物の必要がある。近年、米国食品薬品管理局(FDA)は、抗生物質の過剰な処方および臨床上の乱用に対する運動をを強めてきた。過剰な抗生物質使用は、第一選択抗生物質に耐性のあるヒトおよび動物病原体の数に応じて増加し、それにより従来の抗菌療法に反応しない感染症が増加してしまう。その上、動物飼料における予防的な抗生物質使用により家畜の腸の感染が驚くほど増加し、栄養素の吸収不良により群れの大きさや動物の体重が減少してしまう。その結果として、ヒトが摂取するのに適した健康な動物の数は減少し、市場に出すのに十分な程長く生存した動物は顕著に体重が減少し、結果的に肉の品質が低下する。
【0021】
ヒトおよび家畜における薬剤耐性の腸管病原体の迅速な蔓延を防ぐ一つの手段は、抗生物質の使用を著しく減らすことである。しかしながら、飼育場および都市が過剰に込み合っているために、腸の感染などの伝染病の蔓延は不可避である。その結果として、予防的な抗生物質使用を完全に中断する前に、適切な抗菌の代案が利用可能でなければならない。近年の研究によれば、プロバイオティック微生物の特定の株を含む食料品および栄養補助食品を使用することにより、腸管病原体による病気の予防を補助し、多くの場合、実際に治癒するということが示されている。しかしながら、現在市販されている多くのプロバイオティック処方は、ラクトバシラス種およびビフィドバクテリア種(および他の属)を含む生物に依拠し、これらは、プロバイオティック効能を評価する承認された方法を用いた科学的な調査が行われていない。その結果として、現在利用可能な「プロバイオティック」処方のあまりにも多くが、インビボでの抗腸管病原体の活性が証明されていない。その上、市販の臨床上有効なプロバイオティック配合物の多くは貯蔵に適しておらず、それゆえに、有効量の生存性プロバイオティック細菌が使用者に渡されない。本発明者は、多くの市販の調製物を試験し、微生物の生存率が表示されていた濃度よりかなり低いことを見つけ、多くの場合において、本発明者は、これら市販の調製物が生存性細菌を少しも含まないことを発見している。
【0022】
本発明者は、KE01と指定されるラクトバシラス−カゼイの新菌株を調製およびパッケージング方法を開発した。本発明者は、もともとは、このラクトバシラス−カゼイの新菌株を伝統的な発酵したヨーグルト様のアジアの乳製品から得た。その後、本発明者は、単離物を特徴づけ、その株をアメリカンタイプカルチャーコレクション(ATCC, MD, USA)に寄託した。ラクトバシラス−カゼイKE01株は、ATCC受託番号PTA−3945を与えられた。その上、本発明者は、生存性プロバイオティック微生物の臨床上有効な量が宿主に達するようなラクトバシラス−カゼイKE01の生存率を維持する調製物を開発した。
【0023】
本発明は、腸管病原体の細菌付着を阻止する(微生物の妨害)ラクトバシラス−カゼイ株(KE01)を提供し、当該腸管病原体としては、例えば、これらに限定されないが、多様な哺乳動物細胞タイプに対する、腸管病原性および腸管毒素原性大腸菌、ヘリコバクター−ピロリ(Helicobacter pylori)、カンピロバクター−ジェジュニ(Campylobacter jejuni)、サルモネラ−チフィムリウム(S. typhimurium)、およびサルモネラ−エンテリティディスが挙げられる。その上、本発明のラクトバシラス菌はまた、これら細菌性病原体および他の細菌性病原体を、多くの哺乳動物細胞に競合的に結合させないようにする(競合的な排除)。本発明の新規ラクトバシラス株に関する有益な特性により、全般的なヒトおよび動物の健康を支持する改善されたプロバイオティック栄養補助食品が得られた。その上、本発明は、例えば、これらに限定されないが、旅行者下痢症、胃腸感染症、溶血尿毒症症候群、および胃潰瘍などの状態に対して、予防薬、治療薬および苦痛緩和薬(本明細書においては、まとめて「プロバイオティック」と称する)を提供するのに用いることができる。
【0024】
この新規ラクトバシラス−カゼイKE01株の追加的な新しい特徴および特色としては、これらに限定されないが、約2000ppmの硫化物を含む増殖培地に晒した場合、48時間以内に、硫化物濃度を300ppmを超過する係数(factor)で減少させるラクトバシラス−カゼイKE01の能力、および、上皮下部のマトリックス、例えばバイオコート(登録商標)(コラーゲンI型、コラーゲンIV型、ラミニン、およびフィブロネクチン)、マトリゲル(登録商標)およびCaco−2細胞の単分子層などへ強い結合を示すこと、が挙げられる。最も重要には、本発明のラクトバシラス−カゼイの再生した凍結乾燥調製物が、コラーゲンに付着した大腸菌を効果的に引き離すことが示された。
【0025】
本発明のラクトバシラス−カゼイの生存率を維持し、その大腸菌置換特性を保持するのに用いられた方法としては、これらに限定されないが、糖トレハロースおよび水分の使用、ならびに、最終組成物を耐酸素ポリマー(例えばMylar(登録商標))で内張りした箔膜小包(foil pouch)にパッケージングすること、が挙げられる。
【0026】
ラクトバシラス種の新菌株の、これらの、および他の有益なプロバイオティック特性は、以下の、非限定的な本発明の詳細な説明によりさらに証明される。
発明の詳細な説明
本発明の一実施形態は、1グラム当たり約10〜1011コロニー形成単位の生存性ラクトバシラスを含む栄養補助食品である。本発明の他の実施形態において、本栄養補助食品は、1グラム当たり約10〜1011個の不生存性ラクトバシラスを含む。本発明のラクトバシラス種は、アメリカンタイプカルチャーコレクション(ATCC)受託番号PTA−3945のラクトバシラス−カゼイKE01株である。ラクトバシラス−カゼイKE01のコロニー形成単位(CFU)は、1個の細菌細胞と同等である。また、コロニー形成単位またはCFUという用語は、一般的に生存性細菌を述べる場合にのみ用いられるが、不生存性ラクトバシラス組成物で構成される本発明の実施形態を述べる場合には、1個の不生存性細菌細胞も定義される。
【0027】
本発明の一実施形態において、本栄養補助食品は、乾燥ラクトバシラス種組成物で充填したゼラチンカプセルを含む。他の実施形態において、本栄養補助食品は、液体調製物の形態である。本発明のさらに他の実施形態において、本栄養補助食品は、肛門または膣用の坐剤の形態である。坐剤として用いる場合、本栄養補助食品を手ごろな巨丸剤に成形することができ、投与を容易にするための非毒性の潤滑剤、安定剤、ワックス等を含ませることができる。本発明の他の実施形態において、本ラクトバシラス種栄養補助食品は、食物、例えば、これらに限定されないが、乳製品、穀物、パン、肉、果物、野菜、米等と混合することができる。本発明のラクトバシラス種栄養補助食品が想定する形態は、重要ではなく、非限定的である。
【0028】
本明細書を通して、本発明は、プロバイオティック組成物、ラクトバシラス種含有組成物、栄養補助食品、凍結乾燥粉末、または、ラクトバシラス種組成物と称することができる。これら全ての上述の用語は、形態または他の成分の存在もしくは非存在に関係なく、ATCC受託番号PTA−3945の生存性または不生存性ラクトバシラス−カゼイKE01株、または、本明細書で説明される方法を用いて決定された遺伝的に同等なものを含む組成物を意味する。
【0029】
本発明の一実施形態において、そのラクトバシラス組成物は、食品科学分野の当業者に既知の標準的な方法を用いて凍結乾燥される。本発明のラクトバシラス組成物の他の実施形態において、本ラクトバシラス組成物は風乾される。さらに他の実施形態において、そのラクトバシラス組成物はペーストである。さらに他の実施形態において、本発明のラクトバシラス組成物は液体である。
【0030】
本発明のラクトバシラス組成物は、追加の成分と混合してもよいし、混合しなくてもよい。例えば、本発明の一実施形態において、そのラクトバシラス組成物は、トレハロース、グルコース、スクロース、フルクトース、マルトース、および、それらの組み合わせからなる群より選択された炭水化物と混合される。当該炭水化物は、組成物全体の約50%〜98%で含まれ得る。他の実施形態において、タンパク質、例えばアルブミンおよび/またはホエーは、本発明のラクトバシラス組成物に添加しても、しなくてもよい。
【0031】
本発明のラクトバシラス種杆菌組成物を、ゼラチンカプセル、圧縮錠剤、またはジェルカップの形態で、巨丸剤として経口的に摂取することができる。他の実施形態において、本発明のラクトバシラス組成物を、液体飲料の形態で経口的に摂取することができる。液体飲料は、他の成分、例えば、これらに限定されないが、フレーバー増強剤、甘味料、粘度増強剤および他の食品添加剤を含ませることができる。また、本発明を、他の食品と共に、別々に、または、それらと混合して摂取することができる。
【0032】
本発明の一実施形態において、動物は、プロバイオティック組成物の1回の用量(1グラム当たり約10〜1011個のラクトバシラスを含む)を与えられる。総摂取量は、動物の個々の必要性、ならびに、動物の体重および大きさに依存する。いずれの所定の用途のための好ましい投与量は、滴定で簡単に決定することができる。滴定は、一連の標準重量用量(それぞれ1グラム当たり約10〜1011個のラクトバシラスを含む)を調製することによって達成される。一連の用量を投与し、0.5グラムから始めて動物のサイズおよび用量形態により決定された理論的な終了点に達するまで上げ続ける。適切な用量は、所望の結果が得られるラクトバシラス組成物の最小限の量が投与される場合に達成される。また、適切な用量は、本発明のプロバイオティック組成物の「有効量」として当業者に知られている。
【0033】
例えば、動物における過敏性腸症候群に関する症状を軽減することが望ましい場合、上述の1つの測定用量を、症状が静まるまで用量をそれぞれ連続的に1日0.5グラムずつ増加させて段階的に上げながら毎日投与する。本発明の一実施形態において、好ましい用量は、体重(動物レシピエントの重量)1キログラム当たり、1日当たり、約10〜10個の生存性ラクトバシラスの範囲である。これは、平均的な健康な成人に関して、1日当たり約100億個の生存性ラクトバシラス−カゼイKE01株と同等である。全ての体重の全ての動物に適したおよその用量を外挿法により計算することは、簡単である。これは、上述の滴定方法により、プロバイオティック組成物を処方する当業者により適切に変えることができる非限定的な例である、と認識される。
【0034】
本発明のプロバイオティック組成物は、それを必要とする全ての動物に投与することができる、当該動物としては、これらに限定されないが、哺乳動物、鳥類、爬虫類、および、魚類が挙げられる。典型的な用途としては、本発明のプロバイオティック組成物を、ヒト、ウマ、ブタ、ウシ、ヒツジ、イヌ、ネコ、ウサギ、ニワトリ、シチメンチョウ、キジ、ウズラ、インコ、オウム、ならびに、他の野生動物および家畜動物に投与することが挙げられる。
【0035】
特に、本発明のプロバイオティック組成物は、本明細書に記載の方法を用いてそれを必要とする動物に投与する場合、腸管病原体関連病を阻害または治療するのに用いることができる。腸管病原体による病気としては、例えば下痢、過敏性腸症候群および腸の出血などの病原体により発症する病気が挙げられる。これら病気に関する腸管病原体の例としては、これらに限定されないが、腸管病原性大腸菌(EPEC)、毒素原性大腸菌(ETEC)、サルモネラ−エンテリティディス、エルシナ−シュードツベルクローシス、および、リステリア−モノサイトゲネスが挙げられる。競合的な結合プロセスを介して腸管病原体による病気の阻害および治療が本発明のプロバイオティック組成物により達成されることが、本発明者により理論化されるが、限定として提供されることではない。すなわち、本発明のプロバイオティック性ラクトバシラスは、腸の粘膜上の結合部位で腸管病原体と競合する。本発明のプロバイオティック性ラクトバシラスがこれら結合部位に対して腸管病原体よりも高い親和性および結合活性を有するために、本発明のプロバイオティック性ラクトバシラスは、正常な代謝プロセスにより無害に腸から流出して、腸内環境に腸管病原体を置換する。腸管病原体による病気の阻害および治療におけるこの上述の競合的な結合およびその効能のインビボでの例は、下記の詳細な実施例および添付の図面で提供される。
【0036】
以下の技術的な考察は、詳細な技術を提供する。セクションIにおいて、当業者は、プロバイオティック性ラクトバシラス、特に、本発明のプロバイオティック性ラクトバシラス種、ラクトバシラス−カゼイKE01株をどのように単離し同定するかを学ぶ。セクションIIにおいて、本発明のプロバイオティック組成物をどのように調製するか、および、本発明のプロバイオティック組成物により示されるプロバイオティックの特色を科学的に確認するために行われた試験を教示する特定の実施例が提供される。これら詳細な実施例は限定を意図しないと理解される。
【0037】
I.ラクトバシラス−カゼイKE01株の単離および特徴付け
A.候補のプロバイオティック細菌の単離
伝統的な発酵ヨーグルト様のアジアの乳製品から本発明のプロバイオティック生物を単離した。スクリーニング方法は,安全なヒトの消費の少なくとも10年の歴史を有する伝統的な発酵ヨーグルト様のアジアの乳製品に限定された。プロバイオティック細菌の単離は、3種の選択的な微生物用培地を用いて、微生物学の当業者既知の方法を用いて行われた。ラクトバシラス選択的培地としては0.05%システインを添加したSL培地が挙げられ、ビフィドバクテリウム属は抗生物質を含むトリプチケースフィトンイーストエクストラクト培地を用いて選択され、ストレプトコッカス属に関してはトリプチケースイーストエクストラクトシステイン培地を用いて単離された。
【0038】
候補のプロバイオティックラクトバシラス種杆菌は、カタラーゼ陰性の、グルコースホモ発酵型の、グラム陽性の非胞子形成杆菌であり、これは、低いpH、胃酸および胆汁耐性を示した。ラクトバシラス単離物が酢酸塩含有培地で成長する能力に加えて、ラクトバシラス単離物がpH9.0で成長できないことは、それらをCarnobacterium種から区別するのに役立った。トータルで81個の単離物が、これらの基準に基づき候補のプロバイオティック性ラクトバシラスとして分類され、さらに以下の基準、すなわち:i)低い膵液への耐性;ii)上皮下部のマトリックス、例えばバイオコート(登録商標)マトリゲル(Becton Dickinson, Bedford, MA)への付着能力、および、培養した腸上皮細胞(Caco−2細胞系)への付着能力;iii)コラーゲンマトリックスに付着する腸管出血性大腸菌血清型O157:H7を競合的に排除するそれらの能力;および、iv)アンモニアおよび硫化物含有化合物を減少させるそれらの能力に関して特徴付けられた。
【0039】
全ての81個の候補のプロバイオティック性ラクトバシラスを分析した後、全ての上述した特徴を有する2つの株を同定した。これらの株は、KE97株およびKE99株(再指定されたKE01)と指定された。最後に、成長増殖速度(BioMerieux(登録商標)バクトメーターシステムを用いたインピーダンス検出によって決定された世代時間)、連続培養における株の安定性、凍結乾燥および再生の特徴、および芳香/フレーバー特性を各株で確認した。
【0040】
本発明のプロバイオティック組成物の調製に用いるための実質的に純粋な培養物中で、単離されたラクトバシラス−カゼイKE01株生物を維持する。本明細書で用いられるように、「実質的に純粋な培養物」とは、固体または半固体の微生物用培地上で培養された場合、識別可能な一つの生物のみが生じる細菌学上の培養物を意味する。他の細菌種の細胞が極めて低い量で存在してもよいが、しかしながら、これらの細胞は、生存不可能、培養不可能であるか、または、典型的なゲノムに基づかない微生物学的技術を用いた検出の限界値より低いか、のいずれかである、ということが理解される。「ゲノムに基づかない」という用語は、微生物のDNAまたはRNAを検出するのに用いられるPCR検出または類似方法のような方法が排除されていることを意図する。
【0041】
その上、ラクトバシラス−カゼイKE01株(または、単にKE01とも称される)の粉末、ペースト、ゲル、巨丸剤、または、他のプロバイオティック組成物のいずれも本発明の教示に従って製造されることが本明細書で説明されており、そのラクトバシラス−カゼイKE01株は実質的に純粋な培養物から得られたものと理解される。
【0042】
B.ランダム増幅多型DNA(RAPD)分析によるDNAフィンガープリンティング
RAPDプロトコールにおいて、細菌の同定のための独特なフィンガープリントを作製するためにPCRが用いられる。PCRによる分析は、迅速かつ信頼できる方法で行うことができる。従って、RAPD分析が、KE01株の分子同定およびフィンガープリンティングに用いられた。ATCCコレクションからの全ての12種のラクトバシラス種タイプの株をフィンガープリンティングし、KE01と比較した。DNAフィンガープリンティングのために、全てのラクトバシラス種株をMRSブロス(Difco)で一晩培養した。DNAフィンガープリントに関して分析されたラクトバシラス種株を表1に列挙する。
【0043】
【表1】

Figure 2004525106
DNA抽出方法
WizardゲノムDNA精製キット(Promega, WI, USA)を用いてラクトバシラスからDNAを抽出した。簡単に言えば、1mLの24時間成長させたMRSブロスの各ラクトバシラス種の培養物を遠心分離により回収し、細胞を50mMのEDTA中で再懸濁し、10mg/mLリゾチーム(Sigma, MO, USA)で37℃で60分間処理した。ラクトバシラス種杆菌細胞を遠心分離でペレット化し、上清を除去した。細菌のペレットを核溶解溶液中で再懸濁し、80℃で5分間インキュベートした。細胞懸濁液を室温に冷却し、RNアーゼをその溶液に混合した。その懸濁液を37℃で60分間インキュベートした。インキュベーション後、タンパク質沈殿溶液をその混合物に加えた。溶液をボルテックスで混合し、氷上で5分間インキュベートした。その混合物を3分間15K×gで遠心分離し、上清を新しいチューブに移し、DNAをイソプロピルアルコールで沈殿させた。DNAを遠心分離し、イソプロピルアルコールを吸引した。DNAペレットを70%エタノールで洗浄し、遠心分離で回収した。エタノールを除去し、ペレットを乾燥させた。DNAをトリス−EDTA緩衝液中で再懸濁した。
【0044】
抽出されたDNAのPCR増幅
Cocconcelli等(1995)に従い、1マイクロリッターの抽出されたDNAを用いて、単一の任意のヌクレオチド配列を用いてiCycler(Bio-Rad, CA, USA)でPCR反応を行った。2×PCR溶液−Premix Taq(Takara, Shiga, Japan)を各反応に用いた。各反応は、総量50μL、1.25ユニットのTakara Ex Taq DNAポリメラーゼ、1×緩衝液、200μMのdNTPミックス(それぞれ2.5mM)を含んでいた。プライマーの最終濃度を4μMとし、増幅に用いられたプライマーは、5’−AgCAgCgTgg−3’であり(Operon Technologies. Inc., CA, USA)、テンプレートDNAを含む反応混合物を、以下の温度プロフィールでサイクル反応させた:94℃で5分間を1サイクル;94℃で1分間、29℃で1分間、1.5分間で72℃まで上昇させ、72℃で1.5分間維持を40サイクル;72℃で2分間を1サイクル;および、4℃で維持。[Cocconcelli, PS et al., Development of RAPD protocol for typing of strains of lactic acid bacteria and entercocci. Lett. Appl. Microbiol. 21:376-379 (1995)]。
【0045】
ゲル電気泳動
各RAPDで増幅された反応物のアリコート(10μL)を、Sambrook等(1989)に従って、トリス−ホウ酸−EDTA緩衝液中の1%(wt/vol)のアガロースゲル電気泳動により分析した。ゲルを冷却しないで120Vで2時間泳動させた。標準としてDNA分子量マーカーのHyperladder I(Bioline, Randolph, MA, USA)を用いた。電気泳動した後、ゲルをエチジウムブロマイド(5μg/mL)で10分間染色し、5分間洗浄し、可視化し、Fluor−S MultiImager(BioRad, CA, USA)で分析した。[Sambrook, J., Fritsch, E.F., Maniatis, T. Molecular Cloning - A Laboratory Manual, 2nd Edition. Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York (1989)]。
【0046】
単一の10−merプライマーを用いたRAPD分析により、様々なラクトバシラス種参照株およびKE01株のDNAサンプルを含む1%アガロースゲル上で、変化する強度の、多数の増幅産物のはっきりとした固定パターンが得られた。ゲル上での、異なる種の断片と参照ラクトバシラス種との比較を示した。図1および表2で示された説明文付きの固定パターンは、KE01株を一意的に同定し、ゲノムフィンガープリンティングライブラリーを提供するのに役立つ。ゲノムフィンガープリンティングに基づいて、図2で示されたようにデンドグラム(dendogram)を推測した。系統発生分析のワードのクラスター方法を適用した。この方法は、各工程で形成され得る2種のクラスターのいずれかの平方和を最小化し、小さいサイズのダスター(duster)を作製した。系統発生分析に基づき、KE01株は、ラクトバチルス−ヘルヴェティクスATCC15009と13%相同性を示し、ラクトバシラス−カゼイ属の亜種ラムノーサスATCC7469と55%相同性を示した。
【0047】
ラクトバシラス−カゼイKE01株の純粋な培養物をアメリカンタイプカルチャーコレクション(Bethesda, MD)に寄託し、ATCC番号が付与された。
【0048】
【表2】
Figure 2004525106
II .本発明の実施例
以下の実施例で用いられたバルク状ラクトバシラスKE01株を、発酵微生物学の当業者に既知の標準的な発酵方法を用いて大量生産した。次に、精製したラクトバシラス種KE01株を、様々な送達システム、例えば、以下に示すような、微粉末、巨丸剤カプセル、ゲル、および乾燥動物飼料混合物の調製物に用いた。
【0049】
実施例1
本発明のラクトバシラスKE01株組成物の調製
凍結乾燥KE01の微粉末形態への調製
−22℃で凍結保存されたラクトバシラス種KE01の純粋な培養物(開始物)を、タンパク質、ビタミン、ミネラルおよび炭水化物源を含む発酵ブロス培地中で再生させた。NBS1500L発酵器に取り付けられた発酵槽で種培養を調製した。発酵プロセス中、微生物の純度を、所定の時間ポイントで(対数期と最終サイクルとを通して)モニターした。微生物の集団を殺菌した分離器で回収し、無水デキストロースおよびトレハロースの混合物を含む担体と混合した後、細胞濃縮物のスラリーを凍結乾燥した。凍結保護物質として、噴霧乾燥したグレードAの低温加熱した無脂肪低温殺菌乳を用いた。凍結乾燥したKE01濃縮物を、殺菌した製粉器具を用いて微粉末に粉砕した。使用前に、KE01粉末の品質の純度および生存率を確かめた。
【0050】
KE01粉末の混合物への混合
全ての操作を、温度(74〜76°F)および湿度(30〜40%)に制御した環境で行った。KE01粉末(約1011CFU/gのラクトバシラス)、および、下記の組成に列挙された他の成分を、混合するために閉鎖系に導入した。一連のジオメトリック希釈を行い、全ての成分が均質に分配されているかを確認した。水底の分流とクロスフローとを確実にするために、カスタマイズされたジオメトリーでマスフロー容器回転システム(mass flow bin tumbling system)内で混合した。混合したら、5lbの円筒型容器にパッケージングするまでその粉末を閉鎖系で維持した。混合した粉末を、吸湿パックまたは内在の防湿特性を有し、気密蓋で密閉された適切な容器(円筒形容器、単位用量パックなど)に充填する。
【0051】
「約」という用語は、バルク材料を計量したり製造したりする際に固有のエラーの妥当な要素を与えるのに用いられることは、当業者に明白である。本明細書で用いられるように「約」とは、0.1〜0.5%の誤り要因を含み、さらに、最終組成物を配合するのに用いられた材料の量は、トータルで100%でなければならず、100%を超えることはできない、ということは当業者に明白である。全てのパーセントは、重量パーセントを基礎とする。例えば、限定を意図しないが、本発明の一実施形態において、本発明の教示に従って製造されたプロバイオティック組成物は、1グラム当たり約10〜1011CFUのKE01を含む約1〜5%のKE01粉末、および、95〜99%の不活性成分または活性成分を含み、当該不活性成分または活性成分は、これらに限定されないが、炭水化物、脂質、ポリペプチド、脂肪酸、植物性化学物質(phytochemical)、および、それらの組み合わせからなる群より選択される。
【0052】
本発明の教示に従って用いることができる炭水化物としては、単糖類、二糖類、オリゴ糖類、および、多糖類、例えば、これらに限定されないが、トレハロース、マルトース、スクロース、デキストロース、ラクトース、イヌリン、リボース、麦芽デキストリン等が挙げられる。本発明の一実施形態において、二糖類は、トレハロース二水和物であり、オリゴ糖はフルクトオリゴ糖であり、多糖類は麦芽デキストリンである。
【0053】
適切な脂質としては、これらに限定されないが、大豆油、オリーブ油、パーム核油、落花生油、クルミ油、キャノーラ油(cannola oil;菜種油)等が挙げられる。適切なポリペプチドとしては、ホエータンパク質、卵アルブミン、ゼラチン、乳タンパク質、ならびに、他の動物タンパク質および植物タンパク質が挙げられる。最後に、本明細書で用いられる植物性化学物質としては、ポリフェノール類、サポニン類、フラボノイド類、モノテルペン類、硫化アリル類、リコピン類、カロチノイド類、ポリアセチレン(polyactetylenes)、シリマリン、グリシルリジンカテキン類などのような化合物が挙げられる。
【0054】
本発明の一実施形態において、ラクトバシラス−カゼイKE01株プロバイオティックは、以下の重量パーセントの成分を含む。
【0055】
【表3】
Figure 2004525106
KE01の巨丸剤カプセルへの調製
凍結乾燥KE01微粉末(約10〜1011CFU/gのラクトバシラス)、トレハロース二水和物(食品グレード)、および、デキストロース(食品グレード)または麦芽デキストリン(Grain Processing Corp., Muscatine, IA)を、それぞれ3%:67%:30%で、徹底的に混合した。混合した混合物をゼラチンカプセルに充填した。使用前に、KE01巨丸剤カプセルの品質を純度および生存率に関して試験した。
【0056】
【表4】
Figure 2004525106
ゲル形態のKE01の調製
凍結乾燥KE01微粉末(約10〜1011CFU/gのラクトバシラス)を、2.5%濃度でフルクトオリゴ糖(医薬品グレード)と徹底的に混合した。非GMO(遺伝子組換え生物)を押出/排除した大豆油を第一の担体としてを用いた。ゲルを徹底的に混合し、滅菌したへらを用いてバッチの上部、中心部および下部からサンプルを回収し、KE01の純度および生存率に関して分析した。KE01ゲルを、使用するための50/ccのチューブに充填した。
【0057】
【表5】
Figure 2004525106
実施例2
細胞付着研究
インビトロでの放射付着分析(RAA)を行い、Cell Environments(登録商標)(Becton Dickinson, Bedford, Mass.)の、I型コラーゲン(Cn)、IV型Cn、ラミニン、またはフィブロネクチンを含む24−ウェルプレート、および、Caco−2細胞単層を用いて、ラクトバシラス種KE01株の付着を測定した。
【0058】
ラクトバシラスKE01細胞の調製
Bacto(登録商標)ラクトバシラスMRSブロス(Difco)中で嫌気性条件下で一晩培養したKE01の培養物の、50μlの接種材料を、10mlのMRSブロス(H−チミジン(20μci)を含む)中に再接種した。KE01細胞を、嫌気性条件下で、37℃で、対数期(約7時間)まで培養し、H−チミジンを細菌DNAへ最適に摂取させ、取り込まさせた。H−チミジンで標識したKE01を7,500×gでの遠心分離により回収し、洗浄し、リン酸緩衝食塩水(PBS、pH7.2)中に再懸濁した。細菌細胞密度を、600nmで光学的に10個のラクトバシラス/mlになるように調節した。
【0059】
放射付着分析(RAA)
上皮下部のマトリックスの相互作用分析のために、Cell Environments(登録商標)の、I型コラーゲン(Cn)、IV型Cn、ラミニン、またはフィブロネクチンを含む24−ウェルプレートを用いて、KE01の付着を試験した。マトリックス成分を、平らで光学的に透明なコーティングとして塗布し、このコーティングは総表面積の1.75cmをカバーした。バイオコート(登録商標)マトリゲルマトリックス、Engelbreth−Holm−Swarmマウスの腫瘍から抽出した可溶性基底膜(室温で再生すると、ゲルを形成する)も、相互作用の研究に用いられた。2ミリリットルのKE01懸濁液(2×10個のラクトバシラス)を、マトリックス層を含む各ウェルに加え、室温でインキュベートした。1時間後、KE01懸濁液をウェルから吸引し、廃棄した。1ミリリットルのトリプシン1型(110酵素ユニット;Sigma Chemicals, St. Louis, MO.)を、各ウェルに加え、室温で30分間加水分解させ、マトリックスタンパク質層を解離させた。トリプシン加水分解産物をシンチレーションバイアルに吸引し、各ウェルからの追加の1mlを10分間室温でホモジナイズした(Scintigest(登録商標);Fisher Scientific, Fair Lawn, NJ)。ホモジネートを対応するシンチレーションバイアルに吸引した。10mlの量のシンチレーションカクテル(Scintisafe(登録商標)Get、Fisher Scientific)をバイアルに分注し、徹底的に混合した。混合物を沈殿させ、清澄化した後、液体シンチレーション分析器(Tri−Carb2100TR(登録商標)、Packard Inc.)を用いて放射能を測定した。
【0060】
真核細胞の相互作用分析に関して、Caco−2、結腸癌腫細胞系を、24−ウェルの組織培養プレートで、72時間、CO2インキュベーターで、イーグル最小必須培地(1%非必須アミノ酸および10%ウシ胎仔血清が添加された)を用いて単層の集合になるまで培養した。完全な単層が得られた後、各プレートをリン酸緩衝食塩水(PBS、pH7.2)で2回洗浄した。2ml量(約2×10個の細菌)のH−チミジンで標識したラクトバシラス懸濁液を、約10個のCaco−2細胞を含む各ウェルに加えた。Caco−2細胞とラクトバシラスとの比率を1:200に維持した。37℃で1時間インキュベートした後、細菌l懸濁液を吸引し、ウェルをPBSで洗浄した。各ウェルを1型トリプシン、組織ホモジナイザーで処理し、上述したように放射能を測定した。結合をラクトバシラスの結合として示した、生物学的表面の面積1cmあたり(上皮下部のマトリックスタンパク質の相互作用のため)、または、細胞1個あたり(Caco−2細胞の相互作用のため)。
【0061】
また、KE01と異なるバイオマトリックス層との相互作用を、表6に記載の3つのATCC参照株、ラクトバシラス−カゼイATCC393、ラクトバシラス−ロイテリATCC23272、および、ラクトバシラス−ラムノーサスATCC7469の相互作用と比較した。有意性を決定するため、分散(variance)の4×6階乗(factorial)分析を用いて結合データを分析した(SAS Inc., Raleigh, NC)。
【0062】
【表6】
Figure 2004525106
KE01は、インビトロで、I型コラーゲン、IV型コラーゲン、ラミニン、および、フィブロネクチン、および、マトリゲル(登録商標)層に強い結合を示した。Caco−2細胞単層に結合したKE01は、約54%(108個のラクトバシラス/細胞)であった。KE01と、上皮下部のマトリックス層およびCaco−2細胞単層とのインビトロでの相互作用の全ては、ATCC参照株、ラクトバシラス−カゼイATCC393(p<0.0001)、ラクトバシラス−ロイテリATCC23272(p<0.0001)、およびラクトバシラス−ラムノーサスATCC7469(p<0.0001)より顕著に高かった。
【0063】
実施例3
腸管病原体の細胞付着の妨害の研究
KE01の効能は、腸管病原体(表7に列挙)のバイオマトリックスへの付着を阻害し、病原体−バイオマトリックスの複合体を解離することである。
【0064】
【表7】
Figure 2004525106
付着−解離の分析
tryptic soy broth(TSB)中で一晩培養した大腸菌O157:H7の培養物、または、適切な培地培養液中で培養された他の列挙された病原体の、10μlの接種材料を、3mlのTSBまたは対応する適切な培地(H−チミジン(20μci)を含む)中に再接種した。I型コラーゲン(Cn)、IV型Cn、ラミニン、フィブロネクチンおよびマトリゲル表面を含むバイオコート(登録商標)プレートへの細菌性病原体の結合を、実施例1で説明されたように行った。これらのバイオコート(登録商標)−細菌病原体複合体に、2ml量の標識されていないKE01懸濁液(2.0×10個のラクトバシラス/ml)を各ウェルに対して加え、1時間室温でインキュベートした。ラクトバシラスKE01懸濁液をウェルから吸引した。以下の工程、すなわちウェル中の内容物の放出の工程、および、放射能測定の工程は、実施例2で説明されたプロトコールに従ってなされた。ウェル中の付着した病原体の細菌細胞数の差(KE01処理有り、および、無し)を、「Log10解離」値として示した。
【0065】
付着−阻害の分析
標識されていないKE01のバイオコート(登録商標)プレート(I型コラーゲン(Cn)、IV型Cn、ラミニン、フィブロネクチンおよびマトリゲル表面を含む)への結合を実施例2で説明されたように行った。これらのバイオコート(登録商標)−KE01複合体に、2ml量のH−チミジンで標識した大腸菌または他の細菌病原体の懸濁液(2.0×10個の細菌/ml)を各ウェルに対して加え、1時間室温でインキュベートし、懸濁液を吸引した。以下の工程、すなわちウェル中の内容物の放出の工程、および、放射能測定の工程は、実施例2で説明されたプロトコールに従ってなされた。KE01で処理されていないバイオコート(登録商標)ウェルは、大腸菌または他の病原体における付着のコントロールとして提供された。KE01で前処理された細菌性病原体のバイオマトリックスへの付着の減少を、「Log10阻害」値として示した。
【0066】
大腸菌O157:H7(ATCC43895株)とバイオマトリックスおよびマトリゲル(登録商標)バイオコート表面との相互作用における、KE01の阻害および解離効果の結果を表8に示す。
【0067】
【表8】
Figure 2004525106
KE01は、試験された全てのバイオ表面への強い結合を示したが、I型コラーゲンおよびマトリゲル(登録商標)との相互作用は顕著に高かった。KE01は、大腸菌O157:H7のI型コラーゲンおよびマトリゲル(登録商標)へ付着の、>3−log阻害を引き起こした;その一方で、IV型コラーゲン、フィブロネクチンおよびラミニン相互作用については>2−log阻害を引き起こした。付着した大腸菌のKE01による解離の効能は、阻害値と同様のLog値であった。
【0068】
結合を阻害し付着した細菌を解離するKE01の効能の範囲を、表9で列挙された数種の腸管病原体を用いて試験した。
【0069】
【表9】
Figure 2004525106
KE01は、2.8−log(エンテロコッカス-フェカーリスについて)〜4.2−log(サルモネラ−エンテリティディスについて)の範囲で、腸管病原体の相互作用を効果的に阻害した。比較してみると、腸管病原体を解離するKE01の効能は、3.1−log(腸管出血性大腸菌ATCC43889について)〜4.4−log(腸管出血性大腸菌ATCC43890について)の範囲で、より高かった。
【0070】
実施例4
付着した腸管病原体を解離するKE01微粉末の効能
付着した腸管病原体を解離するKE01微粉末の効能を、Caco−2単層を用いた細胞系で試験した。腸管病原体に関するCaco−2細胞の付着分析を、実施例2でKE01について説明したように行った。付着−解離分析を、実施例3でバイオマトリックス層について説明したように行った。しかしながら、上記の2つのプロトコールにおいて、KE01粉末を、1%溶液(100mlの生理的食塩水、pH7.2中に再懸濁され、徹底的にボルテックスされた1gの微粉末)として用いた。生理食塩水での処理をコントロールとして用い、その値を結果を解釈する際にバックグラウンドとして差し引いた。データを表10に示す。
【0071】
【表10】
Figure 2004525106
Caco−2細胞の腸管病原体の付着プロファイルは、1.1×10(腸管出血性大腸菌ATCC43888を有するCaco−2細胞1個あたり、15個の細菌)〜6.7×10(サルモネラ−プローラムATCC13036を有するCaco−2細胞1個あたり、89個の細菌)の範囲であった。KE01は、Caco−2細胞に付着した腸管病原体複合体を有効に解離し、その解離効能は、1.3−log(93.5%)〜3.1−log(99.9%)(それぞれ大腸菌ATCC43888およびサルモネラ-プローラムについて)の範囲であった。
【0072】
実施例5
新鮮なKE01および凍結乾燥KE01調製物がウシの腸管の上皮粘膜に付着および定着する能力の証明
ウシの腸の付着分析:
新しく屠殺した動物から腸サンプルを得て、冷蔵状態で研究所へ移送した。腸を切り開き、内腔の上皮粘膜を穏やかに洗浄し、糞の屑を除去した。以下の2種の異なるKE01調製物、すなわちA)実施例2で説明されたH−チミジンで標識したKE01(約10個のラクトバシラスを含む接種材料の0.1ml);および、B)実施例1で説明されたKE01粉末ブレンド混合物(生理食塩水で均一に懸濁され、懸濁された、約10個のラクトバシラスを含む接種材料の0.1ml)を、1インチの粘膜表面に接種した。2時間インキュベートした後、接種した領域を穏やかに生理食塩水で3回洗浄した。
【0073】
サンプル調製物−AをKE01付着に関して試験した。接種領域を切り出し、組織ホモジナイザーで消化(digested)し、液体シンチレーションフルイドを用いて増幅し、実施例2で説明された放射付着分析に従って放射能を測定した。KE01は、ウシの腸上皮粘膜への強い結合、すなわち、約2.5×10個のラクトバシラス/インチを示した。
【0074】
サンプル調製物−BのKE01定着を、走査型電子顕微鏡法(SEM)により評価した。試験片を2%OsOで30〜60分間処理し、水でリンスした。試験片を50%、70%および95%エタノールで各5分間で処理し、続いて2×10分間100%エタノールでリンスした。液体二酸化炭素で臨界点乾燥した後、試験片をマウントして、金、パラジウムでスパッタコーティングした。生検試験片をJEOL6300走査型電子顕微鏡を用いて試験した。顕微鏡観察を図3および4に示す。
【0075】
実施例6
子豚に投与されたKE01含有動物飼料−サプリメントのインビボでのプロバイオティック効果。KE01の腸の定着および糞放出の証明:ブタの糞臭(糞の硫化物およびアンモニア含量の減少)を減少させるKE01の能力:および、動物の体重増加へのKE01寄与率
飼料−サプリメント投与量
飼料−サプリメント投与用量を、実施例1で説明したようにゲル形態で調製した。簡単に言えば、凍結乾燥KE01微粉末(約10〜1011CFU/gのラクトバシラス)を、2.5%濃度のフルクトオリゴ糖(FOS)と共に徹底的に混合した。非GMO(遺伝子組換え生物)を押出/排除した大豆油を第一の担体としてを用いた。ゲルを徹底的に混合し、滅菌したへらを用いてバッチの上部、中心部および下部からサンプルを回収し、KE01の純度および生存率に関して分析した。KE01ゲルを、使用するための50/ccのチューブに充填した。また、担体のみ、KE01細胞を混合した担体、および、KE01細胞とFOSとを混合した担体を含むコントロール飼料投与量を調製した。
【0076】
動物飼料−サプリメント試験
研究には、40〜60lbの範囲の重量のトータルで20匹のブタ(6〜8週齢)を用いた。これら動物を4つのグループ(それぞれ5匹の動物を含む)に分配し、以下のように分類された。
【0077】
グループ1(コントロール):第一の担体のみを含むゲル10ccを与えた動物。
グループ2:第一の担体と混合した2.5%FOSのみを含むゲル10ccを毎日与えた動物。
【0078】
グループ3:第一の担体と混合した約1010cfu/ccのKE01株細胞のみを含むゲル10ccを毎日与えた動物。
グループ4:第一の担体と混合した、1010cfu/ccのKE01株細胞と、2.5%FOSとの組み合わせを含むゲル10ccを毎日与えた動物。
【0079】
動物をグループで分け、隔離されたおりに収容し、規則正しく高タンパク質のブタの食餌を与えた。4つの動物グループに、それらそれぞれの分類の飼料−サプリメント投与量(10cc)を毎日を与えた。実験を6週間行った。飼料−サプリメント試験中、糞分析および体重測定を毎週規則正しく行った。
【0080】
糞の回収
糞サンプル(動物当たり約20g)を滅菌50ccポリスチレンチューブに回収した。サンプルを正常生理的食塩水で1:1(w/v)の比率で希釈し、徹底的にボルテックスブレンダーでホモジナイズし、2K×gで5分間遠心分離した。上清を慎重にデカントし、微生物学的および化学的分析にかけた。
【0081】
ベースラインの微生物学的計数(大腸菌型の糞およびラクトバシラス型の糞)および糞中アンモニア含量および糞中硫化物含量のベースラインのレベルを得る実際の飼料−サプリメント試験の1日前に、糞サンプルを回収した。
【0082】
糞の微生物学的分析
糞溶液(1:1(w/v)のデカントされた上清)を、正常生理的食塩水で10倍まで連続的に希釈した。Autoplate(登録商標)4000装置(Spiral Biotech, Norwood, MA)を用いて、MRS寒天(Difco)上に(全てのラクトバシラス計数のため)、および、MacConkey寒天(Difco)上に(全ての大腸菌型計数のため)、選択された希釈物を二連でプレーティングした。Spiral社のオートプレーターを用いて指数対数希釈設定(exponential log dilution setting)でプレーティングを行った。寒天プレートを、それぞれ37℃(MacConkey寒天)および32℃(MRS寒天)で24〜48時間インキュベートした。自動化赤外線Q−計数装置(Spiral Biotech, Norwood, MA)を用いて総コロニー計数を概算した。データを糞1グラム当たりの細菌として示し、結果を、ラクトバシラス計数については図5に、大腸菌型の糞の計数については図6に示した。
【0083】
KE01を含む飼料−サプリメント、および、KE01とFOSとの組み合わせを含む飼料−サプリメントを投与された動物は、図5で示すように、コントロールグループに比べて、ラクトバシラス種杆菌の糞放出において約2.5−logの増加を示し、ブタ消化管においてKE01株の増殖および定着を示した。その一方で、大腸菌型の糞の計数は、図6で示すように、コントロール動物と比べて、KE01を与えられた動物、および、KE01+FOSを与えられた動物において、約2.5−logの減少を示し、ブタ腸において、KE01株による有効な競合的な排除を示した。
【0084】
糞の硫化物およびアンモニア分析
糞における硫化物およびアンモニア量を、MP230 pH/イオンメーターを用いたイオン選択的電極で測定した(Mettler Toledo, Columbus, Ohio)。
【0085】
硫化物イオン選択的電極の標準化のために、75mlの希釈硫化物標準(10ppm)溶液を、25mlの硫化物抗酸化剤緩衝液に穏やかに撹拌しながら加えた。DX200参照電極と組み合わせたDX232銀選択的電極を用いて、溶液の電極電位(E1)を測定した。75mlの硫化物(100ppm)溶液、および、25mlの硫化物抗酸化剤緩衝液を別々に用いて、E2を測定した。E1とE2との差により、硫化物電極のスロープが構成された。サンプル測定のために、100mlの標準(100ppm)銀溶液と、2mlの臭化物ISA(イオン強度調節)緩衝液と混合し、E1値を測定した。10mlの糞溶液と上記溶液とを混合することによって、E2値を測定した。E1とE2との差をΔEとみなした。濃度比率(Q)チャートに従い、方程式:C=C×Q(C=糞中の硫化物濃度;C=既知の硫化物濃度、すなわち100ppm標準;および、Q=濃度比率)を用いて、標準スロープとΔEとに基づき糞中の硫化物濃度を推定した。
【0086】
アンモニアイオン選択的電極の標準化のために、1mlのアンモニア標準(1000ppm)溶液を、2mlのアンモニアpH/ISA(イオン強度調節)緩衝液を予め混合した100mlの蒸留水に穏やかに撹拌しながら加えた。アンモニアDX217電極を用いて、溶液の電極電位(E1)を測定した。続いて、その溶液に10mlのアンモニア(1000ppm)標準を加え、電極電位(E2)の変化を測定した。E1とE2との差により、アンモニア電極のスロープが構成された。サンプル測定のために、10mlの糞溶液を、2mlのアンモニアpH/ISA緩衝液を予め混合した90mlの蒸留水に、穏やかに撹拌しながら加え、E1を測定した。糞溶液にアンモニア標準を加え、E2を測定した。糞中のアンモニア濃度を上述の方程式を用いて推定した。
【0087】
KE01を含む飼料−サプリメント、および、KE01とFOSとを含む飼料−サプリメントを投与された動物は、図7および8に示すように、コントロールグループ動物に比べて、顕著な、約35ppm/gmのアンモニア減少、および、約375ppm/gmの硫化物減少を示した。また、KE01を与えられた動物、および、KE01とFOSとを与えられた動物からの糞は、増殖したプロバイオティック性ラクトバシラスKE01による乳酸生成のために、酸臭(rancid)がする。
【0088】
動物体重増加測定
体重増加に関するベースライン測定を得るために実際に飼料−サプリメント試験を行う1日前に、動物の体重を測定した。全ての4つのグループからの動物の体重を、6週間の飼料試験を通して毎週1回測定した。実験の結果、図9で示したように、動物のコントロールグループに比べて、KE01を与えられた動物は約28lbの体重増加を示し、KE01とFOSとを与えられた動物グループは20lbの体重増加を示した。
【0089】
III .結果
最後に、本明細書で開示された本発明の実施形態は本発明の原理を説明していることが理解される。用いられ得る他の改変は、本発明の範囲に含まれる。従って、一例として、これらに限定されないが、本発明の教示に従って、本発明のその他の形状を用いてもよい。従って、本発明は、厳密に示されたもの、説明されたものに限定されない。
【0090】
本発明を説明する文章中(特に以下の請求項の文章中)で用いられた用語「a」および「an」および「the(該)」ならびに類似の指示語は、明細書中に特に他の規定がない限り、または、文章により明確に否定されない限り、単数および複数の両方を含むと解釈される。本明細書における値の範囲の記述は、その範囲内に含まれるそれぞれ別々の値を個別に意味する簡略的な方法として提供されることを単に意図する。明細書中に特に他の規定がない限り、それぞれの個々の値は、本明細書で個々に列挙されたかのように、本明細書に含まれる。本明細書に記載の全ての方法は、明細書中に特に他の規定がない限り、あるいは、文章により明確に否定されない限り、適切な順番のいずれかで行うことができる。本明細書で示されるありとあらゆる実施例または典型的な言葉(例えば「such as」)の使用は、単に、本発明をより良く説明することを意図しており、本発明の範囲あるいは特許請求された範囲に限定を与えない。本明細書における言葉は、本発明の実施に必須な、特許請求されていない要素のいずれかを示すものと解釈されるべきではない。
【0091】
本明細書で開示された本発明の代替の要素または実施形態の分類は、限定とは解釈されない。各群の要素は、個々に、または、本明細書で見出される群または他の要素の他の要素との組み合わせのいずれかにおいて、言及され、特許請求され得る。便宜上および/または特許性の理由で、群の1またはそれ以上の要素が含まれてもよいし、または、群から削除されてもよいと予想される。このような包含または削除のいずれかがなされる場合、明細書は、ここに改変された群を含むものとみなされ、従って、添付の請求項で用いられた全てのマーカッシュ群の記載された説明を満たす。
【0092】
本発明の好ましい実施形態が本明細書に記載されており、本発明者等が知る本発明を実施する最良の形態を含む。もちろん、その好ましい実施形態の改良型は、上述の説明を読めば当業者に明白である。本発明者は、当業者がこのような改良型を適切なものとして用いることを考慮しており、本発明者等は、本発明が特に本明細書に記載されたものとは異なって実施されることを意図する。従って、本発明は、準拠法により認可された本明細書に添付された請求項に記載の主題の全ての改変および同等物を含む。その上、全ての可能なそれらの改変型における上述した要素の組み合わせのいずれかは、明細書中に特に他の規定がない限り、あるいは、文章により明確に否定されない限り、本発明に含まれる。
【0093】
その上、本明細書を通して、特許および印刷された出版物に対して多数の参照がなされている。上記で引用された参考文献および印刷された出版物はそれぞれ、参照により個々に本明細書に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【0094】
【図1】図1は、ランダム増幅多型DNA(RAPD)分析に基づいて、12種の異なるラクトバシラス種タイプの株と比較した1%アガロースゲル上のラクトバシラス−カゼイKE01株のゲノムフィンガープリントを示す。
【図2】図2は、ゲノムフィンガープリンティングから推測された系統発生学的系統樹と、ラクトバシラス種KE01株とラクトバシラス種タイプの株の他の種との関連を示す。
【図3】図3は、ウシの腸上皮へのラクトバシラス−カゼイKE01株の付着を示す。
【図4】図4は、ウシの腸上皮粘膜に生体フィルムを形成した定着を示す。
【図5】図5は、本発明の教示に従って動物の食餌にラクトバシラス−カゼイKE01株を添加した結果として、強化されたラクトバシラスの腸での定着および糞放出をグラフで示す。
【図6】図6は、本発明の教示に従って動物の食餌にラクトバシラス−カゼイKE01株を添加した結果の、大腸菌型の糞の計数の減少をグラフで示す。
【図7】本発明の教示に従ってに動物の食餌にラクトバシラス−カゼイKE01株を添加した結果としての、動物の糞におけるアンモニア生成物の減少をグラフで示す。
【図8】図8は、本発明の教示に従って動物の食餌をラクトバシラス−カゼイKE01株に添加した結果としての、動物の糞における硫化物生成物の減少をグラフで示す。
【図9】図9は、本発明の教示に従って動物の食餌にラクトバシラス−カゼイKE01株を添加した結果としての、動物における体重増加の上昇をグラフで示す。[0001]
Related application
This application claims priority to US Provisional Application No. 60/256528, filed December 18, 2000, the entire contents of which are incorporated herein by reference.
【Technical field】
[0002]
The present invention discloses a probiotic Lactobacillus casei preparation. In particular, an anti-infective and anti-diarrheal preparation obtained from a newly characterized Lactobacillus casei strain designated KE01 is disclosed. Also disclosed are related methods for preparing probiotic compounds using Lactobacillus casei strain KE01 and related methods for using KE01 probiotic compositions.
[Background Art]
[0003]
The newly recognized probiotic Lactobacillus casei strain described herein has been designated KE01. Previously, this same organism was designated Lactobacillus casei KE99 (see, for example, US Provisional Application No. 60/256528 and AS Naidu, X. Xie, DA Leumer, S. Harrison, MJ Burrill and EA Fonda). 2001. Reduction of sulfide, Ammonia Compounds and Adhesion Properties of Lactobacillus casei strain KE99 In Vitoro. Curr. Microbiol. 43: In press).
[0004]
Lactic acid bacteria (LAB) are a unique microflora in the mammalian gastrointestinal tract that plays an important role in host microecology, and are trusted with an impressive list of therapeutic and prophylactic properties. These therapeutic and prophylactic properties include, but are not limited to, maintaining gut microbial ecology, physiological effects, immunomodulatory effects and antibacterial effects. Other LAB-related properties include enzyme release into the intestinal lumen, which can act synergistically with LAB attachment and alleviate the symptoms of intestinal malabsorption. In addition, LAB enzymes can help regulate intestinal pH, thereby increasing aromatic amino acid degradation. [Fuller, R. Probioticfoods-current use and future developments.IFI NR 3: 23-26 (1993); Mitsuoka, T. Taxonomy and ecology of Bifidobacteria.Bifidobacteria Microflora 3:11 (1984); Gibson, GR et al., Probiotics and intestinal infections, p.10-39.In R. Fuller (ed.), Probiotics 2: Applications and practical aspects.Chapman and Hall, London, UK (1997); Naidu AS, et al., Probiotic spectra of lactic acid bacteria (LAB). Crit Rev Food Sci Nutr 39: 3-126 (1999); Naidu, AS, Clemens, RA Probiotics. p.431-462. In AS Naidu (ed.), Natural Food Antimicrobial Systems. CRC Press , Boca Raton, FL (2000)].
[0005]
Lactic acid bacteria have also demonstrated the ability to reduce odor and toxicity from animal excrement by significantly reducing sulfide and ammonia containing compounds in animal feces waste. This ex vivo use of LAB is becoming more and more important as the agricultural business develops and the community sees endless entry into unused agricultural areas. For example, if rooster and shellfish waste is mixed with a mixture containing 15% carbohydrates and LAB, LAB removes unpleasant odors and reduces hydrogen sulfide production on hatchery waste. It has been shown. Moreover, LAB compositions have been shown to be effective in reducing E. coli and Salmonella content in hatchery waste to negligible levels. In addition, lactic acid fermentation mediated by L. acidophilus significantly reduces the smell and viscosity of poultry waste, such as broiler waste. In addition, LAB-containing preparations have been reported to promote the destruction of hard-to-degrade carbohydrates and to reduce ammonia production by pig caecal bacteria. Finally, fermentation of stored grasses of Lactobacillus casei FG1 and L. plantarum FG10 ex vivo significantly reduces ammonia levels by suppressing ureolytic organisms. [Deshmukh, AC, Patterson, PH Preservation of hatchery wastes by lactic acid fermentation. 1. Laboratory scale fermentation.Poult Sci 76: 1212-1219 (1997); Russell, SM et al., Lactic acid fermentation of broiler processing waste: physical properties and chemical analyzes.Poult Sci 71: 765-770 (1992); Tibbetts, GW et al., Poultry offal ensiled with Lactobacillus acidophilus for growing and finishing swine diets.J Anim Sci 64: 182-190 (1987); Sakata, T. et al., Probiotic preperations dose-dependentty increase net production rates of organic acids and decrease that of annmonia by pig cecal bacteria in batch culture.Dig Dis Sci 44: 1485-1493 (1999); Cai, Y. et al. , Effect of applying lactic acid bacteria isolated from forage crops on fermentation characteristics, aerobic deterioration of silage.J Dairy Sci 82: 520-526 (1999); Modler, HW et al., Bifidobacteria and bifidogenic factors.Can Inst Food Sci Tech 23 : 29-41 (1990)].
[0006]
However, the greatest potential of LAB to improve the quality of life of humans and domestic animals lies in the in vivo probiotic use of LAB. In order for LAB to exhibit beneficial in vivo probiotic effects, organisms must survive long periods in the gastrointestinal tract. Therefore, it is important to select a probiotic LAB strain that can retain an amount that will prevent rapid clearance by bowel contraction. An effective probiotic bacterium must be able to survive in the gastric environment and be capable of at least temporarily colonizing the gut by attaching to the intestinal epithelium. As a result, LABs exhibiting enhanced ability to adhere to mucosal surfaces, and thus exhibiting improved bacterial retention and sustained gastrointestinal residence time, are more likely than LABs that do not. And has competitive advantages. [Salminen, S. et al., Clinical uses of probiotics for stabilizing the gut mucosal barrier: successful strains and future challenges.Antonie Van Leeuwenhoek 70: 347-358 (1996); Conway, P. Selection criteria for probiotic microorganisms. Asia Pacific J Clin Nutr 5: 10-14 (1996); Havenaar, R. et al., Selection of strains for probiotic use, p.209-224.In R. Fuller (ed.), Probiotics, the scientific basis.Chapman and Hall, London, UK (1992)].
[0007]
Lactobacillus species can successfully colonize the mammalian digestive tract via a number of different mechanisms. For example, some bacterial species bind to various sub-epithelial matrix proteins and specific receptors on intestinal mucosa. Other species can attach to mammalian intestinal cells on the eukaryotic cell surface of bacteria and hosts via mechanisms that require different combinations of carbohydrates and protein factors. However, regardless of the mechanism of attachment, LAB's ability to successfully colonize the human gastrointestinal tract confers on LAB probiotic properties. [Greene.JD.Klaenhammer, TR Factors involved in adherence of lactobacilli to human Caco-2 cell.Appl Environ Microbiol 60: 4487-4494 (1994); Sarem, F. et al., Comparison of the adherence of three Lactobacillus strains to Caco-2 and Int-407 human intestinal cell lines.Let Appl Microbiol 22: 439-442 (1996); Naidu, AS, et al., Particle agglutination assays for rapid detection of fibronectin, fibriogen, and collagen receptors on Staphylococcus aureus. J Clin Microbiol 26: 1549-1554 (1988); Wadstrom, T. et al., Surface properties of lactobacilli isolated from the small intestines of pigs.J Appl Bacteriol 62: 513-520 (1987); Bernet, MF et al. , Lactobacillus acidophilus LA 1 binds to cultured human intestinal cell lines and inhibits cell attachment, invasion by entero-virulent bacteria.Gut 35: 483-489 (1994); Jin, LZ et al., Effect of adherent Lactobacillus spp. On in vitro adherence of salmonellae to the intestinal epithelial cells of chichen.J Appl Bacteriol 81: 201-206 (1996); Re id, G. et al., Influence of lactobacilli on the adhesion of Staphylococcus aureus and Candida albicans to fibers and epithelial cells, J Ind Microbiol 15: 248-253 (1995)].
[0008]
Generally speaking, probiotic bacteria exert their beneficial effects by displacing invasive or toxin-producing pathogenic enteric bacteria (enteropathogens) from the intestinal mucosa in a competitive binding process. Enteric pathogens, such as, but not limited to, enteropathogenic Escherichia coli (EPEC), enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC), Salmonella enteritidis, Yernia psudotuberculosis, and Listeria monocytogenes must be able to successfully colonize the intestinal tract of animals in order to cause disease.
[0009]
The mechanisms used by these organisms to effectively colonize the gut vary. For example, ETEC with CFA / I or CFA / II adhesin, in particular, adhere to the brush border of Caco-2 cells of dividing human intestinal epithelium in culture. Salmonella typhimurium and EPEC adhere to the brush border of Caco-2 cells in differentiated human intestinal epithelium in culture, whereas Ersina-pseudotuberculosis and S. monocytogenes are undifferentiated. Binds to the periphery of Caco-2 cells.
[0010]
Recently, heat-killed Lactobacillus acidophilus preparations have proven to be effective probiotic compositions. Heat-killed Lactobacillus acidophilus preparations have been shown, depending on dose, to displace known enteric pathogens from the lining of the intestinal wall of test animals. As a result, enteric pathogens could no longer colonize the animal's digestive tract, preventing disease. For example, it has been found that Lactobacillus acidophilus (Lacteol® strain) inhibits the attachment of this E. coli B41 strain (ECB41) in a dose-dependent manner. In other experiments, live Lactobacillus acidophilus LB strain and heat-killed Lactobacillus acidophilus LB strain successfully inhibited both Caco-2 cell association and invasion of enteric pathogens. In still other studies, heat-killed Lactobacillus acidophilus LB strains were shown to completely inhibit ETEC attachment to Caco-2 cells. [Fourniat, J. et al., Heat-kilted Lactobacillus acidophilus inhibits adhesion of Escherichia coli B41 to HeLa cells.Ann Rech Vet 23: 361-370 (1992); Chauviere, G. et al., Competitive exclusion of diarrheagenic Escherichia coli (ETEC) from human enterocyte-like Caco-2 cells by heat-killed Lactobacillus.FEMS Microbiol Lett 70: 213-217 (1992)]. Coconnier, MH et al., Inhibition of adhesion of enteroinvasive pathogens to human intestinal Caco-2. cells by Lactobacillus acidophilus strain LB decreases bacterial invasion. FEMS Microbiol Lett 110: 299-305 (1993)].
[0011]
As mentioned above, a probiotic composition is generally defined as a microbial dietary supplement that beneficially affects the host by improving the intestinal microbial balance. The two major genera of microorganisms generally associated with probiotics include Lactobacillus species and Bifidobacteria sp. Beneficial effects of probiotics include increased resistance to infections, a healthier immune system, reduced irritable bowel syndrome, reduced blood pressure, reduced serum cholesterol, allergy relief, and tumor regression . However, despite these recent advances in science and limited published in vivo and in vitro experimental evidence supporting the efficacy of probiotic compositions, these and other benefits are reported. The main research has relied on detoxification evidence.
[0012]
Examples of publications and limited in vitro data that rely on detoxification include US Pat. Nos. 3,957,974; 4,210,672; 4,314,995; Nos. 4,345,032; 4,579,734; 4,871,539; 4,879,238 and 5,292,362 ("Hata" patent). Hata's patent discloses various sub-species of Lactobacillus species and reports beneficial probiotic-like effects. However, the Hata patent does not disclose or describe Lactobacillus species that exhibit greedy binding to the subepithelial matrix and competitive elimination, and interference with bacterial enteric pathogens by microorganisms.
[0013]
US Patent No. 6,060,050 ("the '050 patent") discloses a preparation consisting of a probiotic microorganism suspended in a starch-containing medium, including a medium used to protect organisms during storage. Disclosed are useful for transferring organisms to the large intestine and provide a growth promoting substrate. However, the '050 patent does not provide data directly indicating probiotic activity against enteric pathogens.
[0014]
U.S. Pat. No. 5,965,128 ("the '128 patent") discloses the treatment of intestinal diseases caused by E. coli O157: H7 (enterohemorrhagic E. coli). However, the probiotic composition of the '128 patent contains only the non-pathogenic strain E. coli, and no Lactobacillus species is disclosed. As a result, the non-pathogenic intestinal organisms of the '128 patent can provide recipients with "probiotic-like" protection against enterohemorrhagic Escherichia coli, while relating to Lactobacillus species and the genus Bifidobacteria. Lack of other useful features.
[0015]
U.S. Pat. Nos. 4,839,281, 5,032,399 and 5,709,857 (the '857 patent) disclose several Lactobacillus acidophilus strains that adhere to intestinal mucosal cells. . Furthermore, the '857 patent discloses a Lactobacillus acidophilus strain that inhibits the growth of certain enteric pathogens. However, the '857 patent does not disclose a Lactobacillus casei strain that has proven beneficial features with respect to the' 857 patent Lactobacillus acidophilus culture.
[0016]
Therefore, there remains a need for new strains of Lactobacillus species that exhibit probiotic activity. In particular, there is a need for more Lactobacillus strains that have a proven ability to reduce disease caused by enteric pathogens and enhance animal vitality and health.
DISCLOSURE OF THE INVENTION
[Summary of the invention]
[0017]
It is an object of the present invention to provide new strains of Lactobacillus species that have demonstrated probiotic properties.
[0018]
It is another object of the present invention to provide a new strain of Lactobacillus sp. Having probiotic activity of an anti-enteric pathogen.
Yet another object of the present invention is to provide a new strain of Lactobacillus that maintains animal health and vitality.
[0019]
Yet another object of the present invention is to provide dietary supplements and pharmaceutical formulations made from Lactobacillus species having demonstrated probiotic properties.
The present invention achieves these and other objects by providing a new strain of Lactobacillus casei designated KE01, which provides a novel strain of science, such as demonstrated in vivo anti-enteric pathogen activity. It has proven probiotic properties. In addition, the present invention provides a dietary supplement and a pharmaceutical composition comprising Lactobacillus casei strain KE01, which dietary supplement and the pharmaceutical composition provide long-term protection for the organism and its proven In combination with a saccharide complex consisting of trehalose and fructooligosaccharides to help maintain probiotic properties.
[0020]
There is a need for new probiotic formulations that can be used to treat and prevent enteric pathogen infections and help maintain human and livestock health and vitality. In recent years, the U.S. Food and Drug Administration (FDA) has increased its campaign against over-prescription and clinical abuse of antibiotics. Excessive antibiotic use increases with the number of human and animal pathogens that are resistant to first-line antibiotics, thereby increasing infections that do not respond to conventional antimicrobial therapy. In addition, the use of prophylactic antibiotics in animal feeds increases surprisingly the intestinal infection of livestock, and malabsorption of nutrients can reduce herd size and animal weight. As a result, the number of healthy animals suitable for human consumption is reduced, and animals that have survived long enough to market have noticeably lost weight and consequently meat quality .
[0021]
One means of preventing the rapid spread of drug-resistant enteric pathogens in humans and livestock is to significantly reduce the use of antibiotics. However, due to the overcrowding of breeding grounds and cities, the spread of infectious diseases such as intestinal infections is inevitable. As a result, appropriate antimicrobial alternatives must be available before prophylactic antibiotic use is completely discontinued. Recent studies have shown that the use of food and dietary supplements containing certain strains of probiotic microorganisms can help prevent, and often cure, enteropathogenic diseases. It is shown. However, many probiotic formulations currently marketed rely on organisms, including Lactobacillus species and Bifidobacterium species (and other genera), which provide approved methods for assessing probiotic efficacy. The scientific research used has not been performed. As a result, too many of the currently available “probiotic” formulations have not demonstrated anti-intestinal pathogen activity in vivo. In addition, many of the commercially available clinically effective probiotic formulations are not suitable for storage and, therefore, do not deliver an effective amount of viable probiotic bacteria to the user. We have tested a number of commercial preparations and found that the viability of the microorganisms is much lower than the indicated concentration, and in many cases we have found that these commercial It has been found that it does not contain any bacteria.
[0022]
The present inventors have developed a method for preparing and packaging a new strain of Lactobacillus casei designated KE01. The inventor originally obtained this new strain of Lactobacillus casei from a traditional fermented yogurt-like Asian dairy product. We then characterized the isolate and deposited the strain with the American Type Culture Collection (ATCC, MD, USA). Lactobacillus casei strain KE01 was given ATCC accession number PTA-3945. In addition, the inventors have developed a preparation that maintains the viability of Lactobacillus casei KE01 such that a clinically effective amount of viable probiotic microorganism reaches the host.
[0023]
The present invention provides a Lactobacillus casei strain (KE01) that inhibits bacterial adhesion of enteric pathogens (interference with microorganisms), including, but not limited to, a variety of mammalian cell types. Enteropathogenic and enterotoxigenic E. coli, Helicobacter pylori, Campylobacter jejuni, Salmonella typhimurium, and Salmonella enteritidis. Moreover, the lactobacilli of the present invention also prevent these bacterial pathogens and other bacterial pathogens from competitively binding to many mammalian cells (competitive elimination). The beneficial properties of the novel Lactobacillus strains of the present invention have resulted in improved probiotic dietary supplements that support overall human and animal health. In addition, the present invention relates to prophylactic, therapeutic and palliative agents for conditions such as, but not limited to, traveler diarrhea, gastrointestinal infections, hemolytic uremic syndrome, and gastric ulcers (as described herein). In this document, these are collectively referred to as "probiotics."
[0024]
Additional new features and characteristics of this novel Lactobacillus casei strain KE01 include, but are not limited to, exceeding 48 ppm of sulfide concentrations in excess of 300 ppm when exposed to growth media containing about 2000 ppm sulfide. And the ability of Lactobacillus casei KE01 to decrease by a factor that increases the number of subepithelial matrices such as Biocoat® (collagen type I, collagen type IV, laminin, and fibronectin), Matrigel® and Showing strong binding to the monolayer of Caco-2 cells and the like. Most importantly, it was shown that the reconstituted lyophilized preparation of Lactobacillus casei of the present invention effectively detaches E. coli attached to collagen.
[0025]
The methods used to maintain the viability of the Lactobacillus casei of the present invention and retain its E. coli replacement properties include, but are not limited to, the use of the sugar trehalose and water, and the use of an oxygen-tolerant final composition. Packaging in a foil pouch lined with a polymer (eg, Mylar®).
[0026]
These and other beneficial probiotic properties of the new strain of Lactobacillus species are further demonstrated by the following non-limiting detailed description of the invention.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
One embodiment of the present invention comprises about 10 per gram.5-1011Dietary supplement containing colony forming units viable Lactobacillus. In another embodiment of the present invention, the dietary supplement comprises about 10 per gram.5-1011Containing non-viable Lactobacillus. The Lactobacillus species of the present invention is the Lactobacillus casei strain KE01 having the American Type Culture Collection (ATCC) accession number PTA-3945. The colony forming unit (CFU) of Lactobacillus casei KE01 is equivalent to one bacterial cell. Also, the term colony forming unit or CFU is generally used only when describing a viable bacterium, but when describing an embodiment of the present invention comprised of a non-viable lactobacillus composition, one term is used. Non-viable bacterial cells are also defined.
[0027]
In one embodiment of the invention, the dietary supplement comprises a gelatin capsule filled with a dried Lactobacillus species composition. In another embodiment, the dietary supplement is in the form of a liquid preparation. In yet another embodiment of the present invention, the dietary supplement is in the form of an anal or vaginal suppository. When used as a suppository, the dietary supplement can be formed into affordable boluses, which can include non-toxic lubricants, stabilizers, waxes, and the like, to facilitate administration. In other embodiments of the present invention, the Lactobacillus sp. Dietary supplement can be mixed with food, such as, but not limited to, dairy products, cereals, bread, meat, fruits, vegetables, rice, and the like. The form envisioned by the Lactobacillus dietary supplement of the present invention is not critical and is non-limiting.
[0028]
Throughout this specification, the present invention may be referred to as a probiotic composition, a Lactobacillus seed-containing composition, a dietary supplement, a lyophilized powder, or a Lactobacillus seed composition. All of these above terms are described herein as a viable or non-viable Lactobacillus casei strain KE01 under ATCC accession number PTA-3945, regardless of the presence or absence of form or other components, or herein. A composition comprising genetically equivalents determined using the method is meant.
[0029]
In one embodiment of the invention, the Lactobacillus composition is lyophilized using standard methods known to those skilled in the food sciences. In another embodiment of the Lactobacillus composition of the invention, the Lactobacillus composition is air dried. In yet another embodiment, the Lactobacillus composition is a paste. In still other embodiments, the Lactobacillus compositions of the invention are liquid.
[0030]
The Lactobacillus composition of the present invention may or may not be mixed with additional components. For example, in one embodiment of the present invention, the Lactobacillus composition is mixed with a carbohydrate selected from the group consisting of trehalose, glucose, sucrose, fructose, maltose, and combinations thereof. The carbohydrate may comprise from about 50% to 98% of the total composition. In other embodiments, proteins, such as albumin and / or whey, may or may not be added to the Lactobacillus compositions of the invention.
[0031]
The lactobacillus bacillus composition of the present invention can be taken orally as a bolus in the form of a gelatin capsule, compressed tablet, or gel cup. In another embodiment, the Lactobacillus composition of the present invention can be taken orally in the form of a liquid beverage. Liquid beverages can include other ingredients, such as, but not limited to, flavor enhancers, sweeteners, viscosity enhancers, and other food additives. Further, the present invention can be taken together with other foods, separately or in combination with them.
[0032]
In one embodiment of the invention, the animal is treated with a single dose of the probiotic composition (about 10 per gram).5-1011Lactobacilli). Total intake depends on the individual needs of the animal, as well as the weight and size of the animal. Preferred dosages for any given application can be readily determined by titration. The titration is performed using a series of standard weight doses (each about 105-1011Lactobacilli). A series of doses are administered, starting at 0.5 grams and continuing up to the theoretical endpoint determined by the size and dosage form of the animal. Appropriate dosages are achieved when a minimal amount of the Lactobacillus composition that produces the desired result is administered. Appropriate dosages are also known to those skilled in the art as "effective amounts" of the probiotic compositions of the present invention.
[0033]
For example, if it is desired to reduce the symptoms associated with irritable bowel syndrome in an animal, one of the above measured doses may be escalated in successive increments of 0.5 grams each day until the symptoms subside. While daily. In one embodiment of the invention, the preferred dose is about 10 mg / kg body weight (weight of the animal recipient) per day.3-108Viable Lactobacillus range. This is equivalent to about 10 billion viable Lactobacillus casei strains KE01 per day for the average healthy adult. It is straightforward to calculate the approximate dose appropriate for all animals of all weights by extrapolation. It is recognized that this is a non-limiting example that can be suitably varied by those skilled in the art of formulating probiotic compositions by the titration methods described above.
[0034]
The probiotic composition of the present invention can be administered to any animal in need thereof, including, but not limited to, mammals, birds, reptiles, and fish. Typical uses include probiotic compositions of the present invention with humans, horses, pigs, cows, sheep, dogs, cats, rabbits, chickens, turkeys, pheasants, quails, parakeets, parrots, and other wildlife. Administration to animals and livestock animals.
[0035]
In particular, the probiotic compositions of the present invention can be used to inhibit or treat enteropathogen-related diseases when administered to an animal in need thereof using the methods described herein. Diseases caused by enteric pathogens include diseases caused by pathogens such as diarrhea, irritable bowel syndrome and intestinal bleeding. Examples of enteric pathogens associated with these diseases include, but are not limited to, enteropathogenic E. coli (EPEC), enterotoxigenic E. coli (ETEC), Salmonella enteritidis, Elsina-Pseudotuberculosis, and Listeria mono. Cytogenes. It is theorized by the inventors that the inhibition and treatment of disease by enteric pathogens through a competitive binding process is achieved by the probiotic compositions of the present invention, but is not provided as a limitation. . That is, the probiotic lactobacilli of the present invention compete with enteric pathogens at binding sites on the intestinal mucosa. Because the probiotic Lactobacillus of the invention has a higher affinity and binding activity for these binding sites than the enteric pathogen, the probiotic Lactobacillus of the invention is harmlessly effluxed from the intestine by normal metabolic processes. And replace the intestinal pathogen with enteric pathogens. In vivo examples of this aforementioned competitive binding and its efficacy in inhibiting and treating diseases by enteric pathogens are provided in the detailed examples below and the accompanying figures.
[0036]
The following technical considerations provide detailed techniques. In section I, one skilled in the art will learn how to isolate and identify probiotic Lactobacillus, in particular, the Lactobacillus casei strain KE01, a probiotic Lactobacillus species of the present invention. In Section II, tests performed to scientifically confirm how to prepare the probiotic compositions of the invention and the probiotic features exhibited by the probiotic compositions of the invention A specific example is provided that teaches It is understood that these specific examples are not intended to be limiting.
[0037]
I. Isolation and characterization of Lactobacillus casei strain KE01
A. Isolation of candidate probiotic bacteria
The probiotic organisms of the present invention were isolated from traditional fermented yogurt-like Asian dairy products. Screening methods have been limited to traditional fermented yogurt-like Asian dairy products with a history of at least 10 years of safe human consumption. Isolation of probiotic bacteria was performed using three selective microbial media using methods known to those skilled in microbiology. Lactobacillus selective medium includes SL medium supplemented with 0.05% cysteine, Bifidobacterium is selected using trypticase phyton yeast extract medium containing antibiotics, and Streptococcus is It was isolated using case yeast extract cysteine medium.
[0038]
Candidate probiotic Lactobacillus strains are catalase-negative, glucose homofermentative, gram-positive, non-spore-forming rods that exhibited low pH, gastric acid and bile tolerance. In addition to the ability of Lactobacillus isolates to grow in media containing acetate, the inability of Lactobacillus isolates to grow at pH 9.0 makes themCarnobacterium speciesHelped to distinguish from. A total of 81 isolates were classified as candidate probiotic lactobacilli based on these criteria and further subdivided into the following criteria: i) low pancreatic juice resistance; ii) subepithelial matrices such as bio Ability to adhere to Coat® Matrigel (Becton Dickinson, Bedford, Mass.) And to cultured intestinal epithelial cells (Caco-2 cell line); iii) Enterohemorrhagic E. coli serum adhering to collagen matrix Type O157: characterized by their ability to competitively eliminate H7; and iv) their ability to reduce ammonia and sulfide containing compounds.
[0039]
After analysis of all 81 candidate probiotic lactobacilli, two strains with all the above mentioned characteristics were identified. These strains were designated as KE97 and KE99 (renamed KE01). Finally, growth and growth rates (generation times determined by impedance detection using a BioMerieux® bactometer system), strain stability in continuous culture, lyophilization and regeneration characteristics, and aroma / flavor characteristics were determined for each. Confirmed by strain.
[0040]
The isolated Lactobacillus casei strain KE01 organism is maintained in a substantially pure culture for use in preparing a probiotic composition of the present invention. As used herein, a "substantially pure culture" refers to a bacteriological culture that produces only one discernable organism when cultured on a solid or semi-solid microbial medium. Means things. Cells of other bacterial species may be present in extremely low amounts; however, these cells are either non-viable, non-cultivable, or subject to typical non-genomic-based microbiological techniques. It will be understood that either below or below the limit of detection used. The term "non-genome-based" is intended to exclude methods such as PCR detection or similar methods used to detect DNA or RNA in microorganisms.
[0041]
Moreover, any powder, paste, gel, bolus, or other probiotic composition of Lactobacillus casei strain KE01 (or simply referred to as KE01) may be produced in accordance with the teachings of the present invention. Is described herein, and it is understood that the Lactobacillus casei strain KE01 was obtained from a substantially pure culture.
[0042]
B. DNA fingerprinting by random amplified polymorphic DNA (RAPD) analysis
In the RAPD protocol, PCR is used to create a unique fingerprint for bacterial identification. Analysis by PCR can be performed in a quick and reliable manner. Therefore, RAPD analysis was used for molecular identification and fingerprinting of strain KE01. All 12 Lactobacillus species-type strains from the ATCC collection were fingerprinted and compared to KE01. All Lactobacillus strains were cultured overnight in MRS broth (Difco) for DNA fingerprinting. The Lactobacillus strains analyzed for DNA fingerprints are listed in Table 1.
[0043]
[Table 1]
Figure 2004525106
DNA extraction method
DNA was extracted from Lactobacillus using the Wizard Genomic DNA Purification Kit (Promega, WI, USA). Briefly, cultures of each Lactobacillus species of 1 mL of 24-hour grown MRS broth were harvested by centrifugation, cells were resuspended in 50 mM EDTA, and 10 mg / mL lysozyme (Sigma, MO, USA) At 37 ° C. for 60 minutes. Lactobacillus bacillus cells were pelleted by centrifugation and the supernatant was removed. The bacterial pellet was resuspended in the lysis solution and incubated at 80 ° C. for 5 minutes. The cell suspension was cooled to room temperature and RNase was mixed into the solution. The suspension was incubated at 37 ° C. for 60 minutes. After incubation, a protein precipitation solution was added to the mixture. The solution was vortex mixed and incubated on ice for 5 minutes. The mixture was centrifuged at 15K × g for 3 minutes, the supernatant was transferred to a new tube and the DNA was precipitated with isopropyl alcohol. The DNA was centrifuged and isopropyl alcohol was aspirated. The DNA pellet was washed with 70% ethanol and collected by centrifugation. The ethanol was removed and the pellet was dried. DNA was resuspended in Tris-EDTA buffer.
[0044]
PCR amplification of extracted DNA
According to Cocconcelli et al. (1995), 1 microliter of the extracted DNA was used to perform a PCR reaction on an iCycler (Bio-Rad, CA, USA) using a single arbitrary nucleotide sequence. 2 × PCR solution—Premix Taq (Takara, Shiga, Japan) was used for each reaction. Each reaction contained a total volume of 50 μL, 1.25 units of Takara Ex Taq DNA polymerase, 1 × buffer, 200 μM dNTP mix (2.5 mM each). The final concentration of the primer was 4 μM, the primer used for amplification was 5′-AgCAgCgTgg-3 ′ (Operon Technologies. Inc., CA, USA), and the reaction mixture containing template DNA was subjected to the following temperature profile. Cycling reaction: 1 cycle at 94 ° C. for 5 minutes; 40 cycles of 94 ° C. for 1 minute, 29 ° C. for 1 minute, 1.5 minutes to 72 ° C .; One cycle at 2 ° C for 2 minutes; and maintained at 4 ° C. [Cocconcelli, PS et al., Development of RAPD protocol for typing of strains of lactic acid bacteria and entercocci. Lett. Appl. Microbiol. 21: 376-379 (1995)].
[0045]
Gel electrophoresis
Aliquots (10 μL) of the reactions amplified with each RAPD were analyzed by 1% (wt / vol) agarose gel electrophoresis in Tris-borate-EDTA buffer according to Sambrook et al. (1989). The gel was run at 120 V for 2 hours without cooling. The DNA molecular weight marker Hyperladder I (Bioline, Randolph, MA, USA) was used as a standard. After electrophoresis, the gel was stained with ethidium bromide (5 μg / mL) for 10 minutes, washed for 5 minutes, visualized, and analyzed on a Fluor-S Multilmager (BioRad, CA, USA). [Sambrook, J., Fritsch, E.F., Maniatis, T. Molecular Cloning-A Laboratory Manual, 2nd Edition. Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York (1989)].
[0046]
RAPD analysis using a single 10-mer primer revealed a distinct pattern of immobilization of multiple amplification products of varying intensity on a 1% agarose gel containing DNA samples of various Lactobacillus species reference strains and strain KE01. was gotten. A comparison of fragments of different species with a reference Lactobacillus species on a gel is shown. The descriptive fixed pattern shown in FIG. 1 and Table 2 uniquely identifies the KE01 strain and serves to provide a genomic fingerprinting library. Based on genomic fingerprinting, a dendogram was estimated as shown in FIG. The word cluster method of phylogenetic analysis was applied. This method minimized the sum of the squares of either of the two clusters that could be formed at each step, creating a small size duster. Based on phylogenetic analysis, strain KE01 showed 13% homology with Lactobacillus-Helveticus ATCC 15009 and 55% homology with Lactobacillus casei subsp. Rhamnosus ATCC 7469.
[0047]
A pure culture of Lactobacillus casei strain KE01 was deposited with the American Type Culture Collection (Bethesda, MD) and given an ATCC number.
[0048]
[Table 2]
Figure 2004525106
II . Embodiment of the present invention
The bulk Lactobacillus strain KE01 used in the following examples was mass-produced using standard fermentation methods known to those skilled in fermentation microbiology. The purified Lactobacillus sp. Strain KE01 was then used in various delivery systems, for example, the preparation of fine powders, bolus capsules, gels, and dry animal feed mixtures as shown below.
[0049]
Example 1
Preparation of Lactobacillus strain KE01 of the present invention
Preparation of lyophilized KE01 into fine powder form
A pure culture of Lactobacillus sp. KE01 cryopreserved at −22 ° C. (starting material) was regenerated in a fermentation broth medium containing protein, vitamin, mineral and carbohydrate sources. Seed cultures were prepared in fermenters attached to an NBS 1500 L fermentor. During the fermentation process, the purity of the microorganism was monitored at predetermined time points (through the log phase and the final cycle). The microbial population was collected in a sterile separator, mixed with a carrier containing a mixture of anhydrous dextrose and trehalose, and then the cell concentrate slurry was lyophilized. Spray-dried grade A low-temperature heated non-fat pasteurized milk was used as the cryoprotectant. The lyophilized KE01 concentrate was ground to a fine powder using sterilized milling equipment. Prior to use, the purity and viability of the KE01 powder were checked.
[0050]
Mixing KE01 powder into the mixture:
All operations were performed in a temperature (74-76 ° F) and humidity (30-40%) controlled environment. KE01 powder (about 1011CFU / g of Lactobacillus) and other components listed in the composition below were introduced into the closed system for mixing. A series of geometric dilutions was performed to ensure that all components were homogeneously distributed. Mixing was performed in a mass flow bin tumbling system with customized geometries to ensure bottom diversion and cross flow. Once mixed, the powder was kept in a closed system until packaged in a 5 lb cylindrical container. The mixed powder is filled into a suitable container (cylindrical container, unit dose pack, etc.) having a moisture-absorbing pack or an inherent moisture-proof property and sealed with an airtight lid.
[0051]
It will be apparent to those skilled in the art that the term "about" is used to provide a reasonable component of the inherent error in weighing and manufacturing bulk material. As used herein, “about” includes from 0.1 to 0.5% error factor, and furthermore, the amount of material used to formulate the final composition is 100% total. It should be clear to those skilled in the art that they must be and cannot exceed 100%. All percentages are on a weight percent basis. For example, but not by way of limitation, in one embodiment of the present invention, a probiotic composition made in accordance with the teachings of the present invention comprises about 10 to about 10 grams per gram.5-1011About 1-5% KE01 powder, including CFU KE01, and 95-99% inert or active ingredients, including, but not limited to, carbohydrates, lipids, poly It is selected from the group consisting of peptides, fatty acids, phytochemicals, and combinations thereof.
[0052]
Carbohydrates that can be used in accordance with the teachings of the present invention include monosaccharides, disaccharides, oligosaccharides, and polysaccharides, including, but not limited to, trehalose, maltose, sucrose, dextrose, lactose, inulin, ribose, malt Dextrin and the like. In one embodiment of the invention, the disaccharide is trehalose dihydrate, the oligosaccharide is fructooligosaccharide, and the polysaccharide is malt dextrin.
[0053]
Suitable lipids include, but are not limited to, soybean oil, olive oil, palm kernel oil, peanut oil, walnut oil, cannola oil (rapeseed oil), and the like. Suitable polypeptides include whey protein, egg albumin, gelatin, milk protein, as well as other animal and plant proteins. Finally, the phytochemicals used in this specification include polyphenols, saponins, flavonoids, monoterpenes, allyl sulfides, lycopenes, carotenoids, polyacetylenes, silymarin, glycyrrhizin catechin Such as compounds.
[0054]
In one embodiment of the present invention, the Lactobacillus casei strain KE01 probiotic comprises the following weight percentage components:
[0055]
[Table 3]
Figure 2004525106
Preparation of KE01 into pill capsule
Lyophilized KE01 fine powder (about 105-1011CFU / g Lactobacillus), trehalose dihydrate (food grade), and dextrose (food grade) or malt dextrin (Grain Processing Corp., Muscatine, IA) at 3%: 67%: 30%, respectively. Mix thoroughly. The mixed mixture was filled into gelatin capsules. Prior to use, the quality of KE01 bolus capsules was tested for purity and viability.
[0056]
[Table 4]
Figure 2004525106
Preparation of KE01 in gel form
Lyophilized KE01 fine powder (about 105-1011CFU / g of Lactobacillus) was thoroughly mixed with fructooligosaccharide (pharmaceutical grade) at a 2.5% concentration. Non-GMO (genetically modified organism) extruded / excluded soybean oil was used as the first carrier. The gel was mixed thoroughly and samples were collected from the top, center and bottom of the batch using a sterile spatula and analyzed for KE01 purity and viability. KE01 gel was filled into 50 / cc tubes for use.
[0057]
[Table 5]
Figure 2004525106
Example 2
Cell adhesion research
In vitro radioadhesion analysis (RAA) was performed and a 24-well plate containing type I collagen (Cn), type IV Cn, laminin, or fibronectin from Cell Environments® (Becton Dickinson, Bedford, Mass.). And the adhesion of Lactobacillus sp. Strain KE01 was measured using a Caco-2 cell monolayer.
[0058]
Preparation of Lactobacillus KE01 cells
A 50 μl inoculum of a culture of KE01 grown overnight under anaerobic conditions in Bacto® Lactobacillus MRS broth (Difco) was added to 10 ml of MRS broth (3H-thymidine (containing 20 μci). KE01 cells are cultured under anaerobic conditions at 37 ° C. until log phase (about 7 hours),3H-thymidine was optimally taken up and incorporated into bacterial DNA.3KE01 labeled with H-thymidine was collected by centrifugation at 7,500 xg, washed and resuspended in phosphate buffered saline (PBS, pH 7.2). Bacterial cell density is determined optically at 600 nm by 107Lactobacilli / ml.
[0059]
Radiation Attachment Analysis (RAA)
Test KE01 attachment using 24-hour plates containing Cell Environments® type I collagen (Cn), type IV Cn, laminin, or fibronectin for subepithelial matrix interaction analysis did. The matrix component is applied as a flat, optically clear coating that has a total surface area of 1.75 cm2Covered. Biocoat® Matrigel matrix, a soluble basement membrane extracted from tumors of Engelbreth-Holm-Swarm mice (which forms a gel when regenerated at room temperature) was also used for interaction studies. 2 ml of KE01 suspension (2 × 107Lactobacilli) were added to each well containing the matrix layer and incubated at room temperature. After 1 hour, the KE01 suspension was aspirated from the wells and discarded. One milliliter of trypsin type 1 (110 enzyme units; Sigma Chemicals, St. Louis, MO.) Was added to each well and hydrolyzed at room temperature for 30 minutes to dissociate the matrix protein layer. The trypsin hydrolyzate was aspirated into scintillation vials and an additional 1 ml from each well was homogenized for 10 minutes at room temperature (Scintigest®; Fisher Scientific, Fair Lawn, NJ). The homogenate was aspirated into the corresponding scintillation vial. Scintillation cocktail (Scintisafe® Get, Fisher Scientific) in a volume of 10 ml was dispensed into vials and mixed thoroughly. After allowing the mixture to settle and clarify, the radioactivity was measured using a liquid scintillation analyzer (Tri-Carb2100TR®, Packard Inc.).
[0060]
For eukaryotic cell interaction analysis, Caco-2, a colon carcinoma cell line, was cultured in 24-well tissue culture plates for 72 hours in a CO2 incubator in Eagle's minimal essential medium (1% non-essential amino acids and 10% fetal calf). (Serum was added) to form a monolayer assembly. After a complete monolayer was obtained, each plate was washed twice with phosphate buffered saline (PBS, pH 7.2). 2ml volume (about 2 × 107Bacteria)3H-thymidine-labeled Lactobacillus suspension is added to about 105Was added to each well containing Caco-2 cells. The ratio of Caco-2 cells to Lactobacillus was maintained at 1: 200. After incubation at 37 ° C. for 1 hour, the bacterial suspension was aspirated and the wells were washed with PBS. Each well was treated with type 1 trypsin, tissue homogenizer and radioactivity was measured as described above. 1 cm area of biological surface, indicating binding as lactobacillus binding2Per (for the interaction of matrix proteins below the epithelium) or per cell (for the interaction of Caco-2 cells).
[0061]
In addition, the interaction of KE01 with a different biomatrix layer was compared with the interactions of the three ATCC reference strains shown in Table 6, Lactobacillus casei ATCC 393, Lactobacillus reuteri ATCC 23272, and Lactobacillus rhamnosus ATCC 7469. To determine significance, the binding data was analyzed using a 4 × 6 factorial analysis of variance (SAS Inc., Raleigh, NC).
[0062]
[Table 6]
Figure 2004525106
KE01 showed strong binding to type I collagen, type IV collagen, laminin and fibronectin and Matrigel® layers in vitro. KE01 bound to Caco-2 cell monolayer was about 54% (108 lactobacilli / cell). All of the in vitro interactions of KE01 with the subepithelial matrix layer and the Caco-2 cell monolayer were determined by the ATCC reference strain, Lactobacillus casei ATCC 393 (p <0.0001), Lactobacillus reuteri ATCC23272 (p <0). .0001), and Lactobacillus-Rhamnosus ATCC 7469 (p <0.0001).
[0063]
Example 3
Study of interference with enteric pathogen cell adhesion
The efficacy of KE01 is to inhibit the attachment of enteric pathogens (listed in Table 7) to the biomatrix and dissociate the pathogen-biomatrix complex.
[0064]
[Table 7]
Figure 2004525106
Attach-dissociate analysis
A 10 μl inoculum of a culture of Escherichia coli O157: H7 grown overnight in a tryptic soy broth (TSB), or other listed pathogens grown in a suitable culture medium, was added to 3 ml of TSB or Corresponding appropriate medium (3H-thymidine (containing 20 μci). Bacterial pathogen binding to Biocoat® plates containing type I collagen (Cn), type IV Cn, laminin, fibronectin and Matrigel surfaces was performed as described in Example 1. These Biocoat®-bacterial pathogen complexes were added to a 2 ml volume of unlabeled KE01 suspension (2.0 × 107(Lactobacillus / ml) was added to each well and incubated for 1 hour at room temperature. The Lactobacillus KE01 suspension was aspirated from the wells. The following steps, ie, the step of releasing the contents in the wells, and the step of measuring radioactivity were performed according to the protocol described in Example 2. The difference in the number of bacterial cells of the adhering pathogen in the wells (with and without KE01 treatment) was determined by “Log”.10Dissociation "values.
[0065]
Adhesion-inhibition analysis
Binding of unlabeled KE01 to Biocoat® plates (including type I collagen (Cn), type IV Cn, laminin, fibronectin and Matrigel surface) was performed as described in Example 2. These Biocoat®-KE01 complexes were added in 2 ml volumes.3Suspension of E. coli or other bacterial pathogen labeled with H-thymidine (2.0 x 107Bacteria / ml) was added to each well, incubated for 1 hour at room temperature, and the suspension was aspirated. The following steps, ie, the step of releasing the contents in the wells, and the step of measuring radioactivity were performed according to the protocol described in Example 2. Biocoat® wells that were not treated with KE01 served as a control for attachment in E. coli or other pathogens. The reduction in the attachment of bacterial pathogens pretreated with KE01 to the biomatrix was described in "Log10Inhibition "values.
[0066]
Table 8 shows the results of the inhibition and dissociation effects of KE01 on the interaction between E. coli O157: H7 (ATCC 43895 strain) and the surface of the biomatrix and Matrigel (registered trademark) Biocoat.
[0067]
[Table 8]
Figure 2004525106
KE01 showed strong binding to all biosurfaces tested, but interaction with type I collagen and Matrigel® was significantly higher. KE01 caused> 3-log inhibition of the attachment of E. coli O157: H7 to type I collagen and Matrigel®, while> 2-log inhibition for type IV collagen, fibronectin and laminin interactions. Caused. The efficacy of dissociation of the adhered Escherichia coli with KE01 was a Log value similar to the inhibition value.
[0068]
The range of potency of KE01 to inhibit binding and dissociate attached bacteria was tested using several enteric pathogens listed in Table 9.
[0069]
[Table 9]
Figure 2004525106
KE01 effectively inhibited intestinal pathogen interactions in the range of 2.8-log (for Enterococcus faecalis) to 4.2-log (for Salmonella-entitydis). By comparison, the efficacy of KE01 to dissociate enteropathogens was higher, ranging from 3.1-log (for enterohemorrhagic E. coli ATCC 43889) to 4.4-log (for enterohemorrhagic E. coli ATCC 43890). .
[0070]
Example 4
Efficacy of KE01 fine powder for dissociating attached enteric pathogens
The efficacy of KE01 micropowder in dissociating attached enteric pathogens was tested in a cell line using Caco-2 monolayer. Caco-2 cell adhesion analysis for enteric pathogens was performed as described for KE01 in Example 2. Attachment-dissociation analysis was performed as described for the biomatrix layer in Example 3. However, in the above two protocols, KE01 powder was used as a 1% solution (1 g of fine powder resuspended in 100 ml saline, pH 7.2 and thoroughly vortexed). Saline treatment was used as a control and the value was subtracted as background when interpreting the results. The data is shown in Table 10.
[0071]
[Table 10]
Figure 2004525106
The Caco-2 cell intestinal pathogen adhesion profile was 1.1 × 106(15 bacteria per Caco-2 cell with enterohemorrhagic E. coli ATCC 43888)-6.7 x 106(89 bacteria per Caco-2 cell with Salmonella-prolam ATCC13036). KE01 effectively dissociates the enteric pathogen complex attached to Caco-2 cells, and its dissociation efficacy is from 1.3-log (93.5%) to 3.1-log (99.9%) (each E. coli ATCC 43888 and Salmonella-proram).
[0072]
Example 5
Demonstration of the ability of fresh and freeze-dried KE01 preparations to adhere and colonize bovine intestinal epithelial mucosa
Bovine intestinal adhesion analysis:
Intestinal samples were obtained from newly sacrificed animals and transported refrigerated to the laboratory. The intestine was cut open and the luminal epithelial mucosa was gently washed to remove fecal debris. The following two different KE01 preparations: A) described in Example 23KE01 labeled with H-thymidine (about 107B) KE01 powder blend mixture as described in Example 1 (uniformly suspended in saline, about 10%).70.1 ml of the inoculum containing 1 lactobacillus)2Was inoculated on the mucosal surface. After a two hour incubation, the inoculated area was gently washed three times with saline.
[0073]
Sample preparation-A was tested for KE01 adhesion. The inoculated area was excised, digested with a tissue homogenizer, amplified using liquid scintillation fluid, and measured for radioactivity according to the radioadhesion analysis described in Example 2. KE01 has strong binding to bovine intestinal epithelial mucosa, ie, about 2.5 × 106Lactobacilli per inch2showed that.
[0074]
KE01 fixation of Sample Preparation-B was evaluated by scanning electron microscopy (SEM). Specimen is 2% OsO4For 30-60 minutes and rinsed with water. Specimens were treated with 50%, 70% and 95% ethanol for 5 minutes each, followed by a 2x10 minute rinse with 100% ethanol. After drying at the critical point with liquid carbon dioxide, the test piece was mounted and sputter coated with gold and palladium. Biopsy specimens were examined using a JEOL 6300 scanning electron microscope. Microscopic observations are shown in FIGS.
[0075]
Example 6
In vivo probiotic effects of KE01-containing animal feed-supplements administered to piglets. Evidence of KE01 intestinal colonization and fecal release: ability of KE01 to reduce pig fecal odor (reduction of fecal sulfide and ammonia content): and the contribution of KE01 to animal weight gain
Feed-supplement dosage
Feed-supplement doses were prepared in gel form as described in Example 1. Briefly, lyophilized KE01 fine powder (about 105-1011CFU / g of Lactobacillus) was thoroughly mixed with 2.5% strength fructooligosaccharide (FOS). Non-GMO (genetically modified organism) extruded / excluded soybean oil was used as the first carrier. The gel was mixed thoroughly and samples were collected from the top, center and bottom of the batch using a sterile spatula and analyzed for KE01 purity and viability. KE01 gel was filled into 50 / cc tubes for use. In addition, a control feed dose containing only the carrier, a carrier in which KE01 cells were mixed, and a carrier in which KE01 cells and FOS were mixed were prepared.
[0076]
Animal feed-supplement testing
The study used a total of 20 pigs (6-8 weeks old) weighing in the range of 40-60 lb. The animals were divided into four groups, each containing five animals, and were classified as follows.
[0077]
Group 1 (control): animals receiving 10 cc of gel containing only the first carrier.
Group 2: Animals receiving daily 10 cc of a gel containing only 2.5% FOS mixed with the first carrier.
[0078]
Group 3: about 10 mixed with the first carrier10Animals fed daily with 10 cc of gel containing only cfu / cc KE01 cells.
Group 4: 10 mixed with the first carrier10Animals fed daily with 10 cc of a gel containing a combination of cfu / cc KE01 cell line and 2.5% FOS.
[0079]
Animals were divided into groups, housed in isolated cages, and regularly fed a high protein pig diet. Four groups of animals received their respective class of feed-supplement doses (10 cc) daily. The experiment was performed for 6 weeks. During the diet-supplement test, fecal analysis and body weight measurements were performed regularly weekly.
[0080]
Collection of feces
Fecal samples (about 20 g per animal) were collected in sterile 50 cc polystyrene tubes. Samples were diluted with normal saline at a ratio of 1: 1 (w / v), thoroughly homogenized in a vortex blender, and centrifuged at 2K × g for 5 minutes. The supernatant was carefully decanted and subjected to microbiological and chemical analysis.
[0081]
One day prior to the actual feed-supplementation test to obtain baseline microbiological counts (E. coli-type feces and Lactobacillus-type feces) and baseline levels of fecal ammonia and fecal sulfide content, fecal samples were collected Collected.
[0082]
Microbiological analysis of feces
The fecal solution (1: 1 (w / v) decanted supernatant) was serially diluted up to 10-fold with normal saline. Using an Autoplate® 4000 instrument (Spiral Biotech, Norwood, Mass.) On MRS agar (Difco) (for all Lactobacillus counts) and on MacConkey agar (Difco) (all E. coli type counts). Selected dilutions were plated in duplicate. The plating was performed using an exponential log dilution setting using an autoplater from Spiral. The agar plates were incubated at 37 ° C. (MacConkey agar) and 32 ° C. (MRS agar) for 24-48 hours, respectively. Total colony counts were estimated using an automated infrared Q-counter (Spiral Biotech, Norwood, MA). The data are shown as bacteria per gram of feces, and the results are shown in FIG. 5 for Lactobacillus counts and in FIG. 6 for E. coli type fecal counts.
[0083]
As shown in FIG. 5, animals receiving the diet-supplement containing KE01 and the diet-supplement containing the combination of KE01 and FOS had about 2. It showed a 5-log increase, indicating growth and colonization of strain KE01 in the porcine gastrointestinal tract. On the other hand, the count of E. coli-type feces was reduced by about 2.5-log in the animals given KE01 and the animals given KE01 + FOS, as shown in FIG. And showed effective competitive elimination by the KE01 strain in pig intestine.
[0084]
Fecal sulfide and ammonia analysis
Sulfide and ammonia levels in feces were measured with an ion selective electrode using a MP230 pH / ion meter (Mettler Toledo, Columbus, Ohio).
[0085]
For standardization of sulfide ion selective electrodes, 75 ml of diluted sulfide standard (10 ppm) solution was added to 25 ml of sulfide antioxidant buffer with gentle stirring. The electrode potential (E1) of the solution was measured using a DX232 silver selective electrode in combination with a DX200 reference electrode. E2 was measured using 75 ml of sulfide (100 ppm) solution and 25 ml of sulfide antioxidant buffer separately. The difference between E1 and E2 constituted the slope of the sulfide electrode. For sample measurement, 100 ml of standard (100 ppm) silver solution was mixed with 2 ml of bromide ISA (ion intensity control) buffer and the E1 value was measured. The E2 value was measured by mixing 10 ml of the fecal solution with the above solution. The difference between E1 and E2 was considered as ΔE. According to the concentration ratio (Q) chart, the equation: C = Cs× Q (C = sulfide concentration in feces; Cs= Known sulfide concentration, ie 100 ppm standard; and Q = concentration ratio), the sulfide concentration in feces was estimated based on the standard slope and ΔE.
[0086]
For standardization of the ammonia ion selective electrode, 1 ml of ammonia standard (1000 ppm) solution was added with gentle stirring to 100 ml of distilled water premixed with 2 ml of ammonia pH / ISA (Ionic Strength Adjustment) buffer. . The electrode potential (E1) of the solution was measured using an ammonia DX217 electrode. Subsequently, 10 ml of ammonia (1000 ppm) standard was added to the solution, and the change in electrode potential (E2) was measured. The difference between E1 and E2 constituted the slope of the ammonia electrode. For sample measurement, 10 ml of fecal solution was added to 90 ml of distilled water premixed with 2 ml of ammonia pH / ISA buffer with gentle stirring and E1 was measured. An ammonia standard was added to the fecal solution, and E2 was measured. The ammonia concentration in feces was estimated using the above equation.
[0087]
The animals receiving the feed-supplement containing KE01 and the feed-supplement containing KE01 and FOS showed a marked increase in ammonia concentration of about 35 ppm / gm compared to the control group animals, as shown in FIGS. And a sulfide reduction of about 375 ppm / gm. In addition, feces from animals receiving KE01 and animals receiving KE01 and FOS have a rancid odor due to the production of lactic acid by the probiotic lactobacillus KE01 grown.
[0088]
Animal weight gain measurement
The animals were weighed one day before the actual feed-supplementation test to obtain a baseline measurement for weight gain. Animals from all four groups were weighed weekly throughout a 6-week diet test. As a result of the experiment, as shown in FIG. 9, the animals receiving KE01 gained about 28 lb of weight compared to the control group of animals, and the animal group receiving KE01 and FOS gained about 20 lb of weight. showed that.
[0089]
III . result
Finally, it is understood that the embodiments of the invention disclosed herein are illustrative of the principles of the invention. Other modifications that can be used are within the scope of the invention. Thus, by way of example, and not limitation, other shapes of the invention may be used in accordance with the teachings of the invention. Accordingly, the invention is not limited to what has been strictly shown and described.
[0090]
The terms "a" and "an" and "the" as well as similar designations used in the text describing the invention, particularly in the text of the following claims, particularly refer to other words in the specification. Unless otherwise provided, or unless otherwise expressly negated by the text, it is to be construed to include both the singular and the plural. The description of a range of values herein is merely intended to be provided as a shorthand method of individually referring to each separate value falling within the range. Unless otherwise stated in the specification, each individual value is included herein as if individually listed herein. All methods described herein can be performed in any suitable order, unless otherwise specified in the specification, or unless the context clearly dictates otherwise. The use of any and all examples or exemplary terms (eg, "such as") provided herein is merely intended to better describe the invention and is not intended to limit the scope of the invention or the claims. It does not limit the scope. No language in the specification should be construed as indicating any non-claimed element essential to the practice of the invention.
[0091]
Classifications of the alternative elements or embodiments of the invention disclosed herein are not to be construed as limitations. Each group member may be referred to and claimed, either individually or in combination with other members of the group or other members found herein. It is anticipated that one or more members of the group may be included or deleted from the group for convenience and / or patentability reasons. In the event that any such inclusion or deletion is made, the specification will be deemed to include the modified group herein and, thus, the written description of all Markush groups used in the appended claims. Meet.
[0092]
Preferred embodiments of this invention are described herein, including the best mode known to the inventors for carrying out the invention. Of course, modifications of that preferred embodiment will be apparent to those of skill in the art upon reading the above description. The inventor considers that those skilled in the art will use such modifications as appropriate, and they believe that the present invention may be practiced otherwise than as specifically described herein. Intended to be. Accordingly, this invention includes all modifications and equivalents of the subject matter recited in the claims appended hereto as permitted by applicable law. Moreover, any combination of the above-described elements in all possible variations thereof is encompassed by the invention unless otherwise indicated in the specification or expressly negated by the text.
[0093]
Moreover, numerous references have been made to patents and printed publications throughout this specification. Each of the above-cited references and printed publications is individually incorporated herein by reference.
[Brief description of the drawings]
[0094]
FIG. 1 shows the genomic fingerprint of Lactobacillus casei KE01 strain on a 1% agarose gel compared to 12 different Lactobacillus species type strains based on random amplified polymorphic DNA (RAPD) analysis. .
FIG. 2 shows the phylogenetic phylogenetic tree inferred from genomic fingerprinting and the association of Lactobacillus sp. Strain KE01 with other species of Lactobacillus sp. Type strains.
FIG. 3 shows the attachment of Lactobacillus casei strain KE01 to bovine intestinal epithelium.
FIG. 4 shows colonization of a bovine intestinal epithelial mucosa with a biological film.
FIG. 5 graphically illustrates enhanced intestinal colonization and fecal release of Lactobacillus casei strain KE01 as a result of adding the Lactobacillus casei strain KE01 to animal diets in accordance with the teachings of the present invention.
FIG. 6 graphically illustrates the reduction in E. coli-type fecal counts as a result of adding Lactobacillus casei strain KE01 to animal diets in accordance with the teachings of the present invention.
FIG. 7 graphically illustrates the reduction of ammonia products in animal feces as a result of adding Lactobacillus casei strain KE01 to animal diets in accordance with the teachings of the present invention.
FIG. 8 graphically illustrates the reduction of sulfide products in animal feces as a result of adding animal diet to Lactobacillus casei strain KE01 according to the teachings of the present invention.
FIG. 9 graphically illustrates the increase in weight gain in animals as a result of adding Lactobacillus casei strain KE01 to the animal's diet in accordance with the teachings of the present invention.

Claims (33)

ATCC受託番号PTA−3945を有するラクトバシラス−カゼイKE01株を含んでなるプロバイオティック組成物であって、前記ラクトバシラス−カゼイKE01株が実質的に純粋な培養物から由来するものであるプロバイオティック組成物。A probiotic composition comprising a Lactobacillus casei strain KE01 having ATCC accession number PTA-3945, wherein the Lactobacillus casei strain KE01 is derived from a substantially pure culture. object. 炭水化物、ポリペプチド、脂質、植物性化学物質、および、それらの組み合わせからなる群より選択された不活性成分または活性成分をさらに含む、請求項1に記載のプロバイオティック組成物。2. The probiotic composition of claim 1, further comprising an inert or active ingredient selected from the group consisting of carbohydrates, polypeptides, lipids, phytochemicals, and combinations thereof. 前記炭水化物が、単糖類、二糖類、オリゴ糖類、多糖類、および、それらの組み合わせからなる群より選択される、請求項2に記載のプロバイオティック組成物。3. The probiotic composition of claim 2, wherein said carbohydrate is selected from the group consisting of monosaccharides, disaccharides, oligosaccharides, polysaccharides, and combinations thereof. 前記炭水化物が、トレハロース、マルトース、スクロース、デキストロース、ラクトース、イヌリン、リボース、および、それらの組み合わせからなる群より選択される、請求項3に記載のプロバイオティック組成物。4. The probiotic composition of claim 3, wherein the carbohydrate is selected from the group consisting of trehalose, maltose, sucrose, dextrose, lactose, inulin, ribose, and combinations thereof. 前記二糖類がトレハロース二水和物である、請求項3に記載のプロバイオティック組成物。4. The probiotic composition according to claim 3, wherein said disaccharide is trehalose dihydrate. 前記オリゴ糖は、フルクトオリゴ糖である、請求項3に記載のプロバイオティック組成物。The probiotic composition according to claim 3, wherein the oligosaccharide is a fructooligosaccharide. 前記多糖類が麦芽デキストリンである、請求項3に記載のプロバイオティック組成物。The probiotic composition according to claim 3, wherein the polysaccharide is malt dextrin. 前記ポリペプチドが、ホエータンパク質、卵アルブミン、ゼラチン、乳タンパク質、および、それらの組み合わせからなる群より選択される、請求項2に記載のプロバイオティック組成物。3. The probiotic composition of claim 2, wherein the polypeptide is selected from the group consisting of whey protein, egg albumin, gelatin, milk protein, and combinations thereof. 前記脂質は、大豆油、オリーブ油、パーム核油、落花生油、クルミ油、菜種油、および、それらの組み合わせからなる群より選択される、請求項2に記載のプロバイオティック組成物。The probiotic composition according to claim 2, wherein the lipid is selected from the group consisting of soybean oil, olive oil, palm kernel oil, peanut oil, walnut oil, rapeseed oil, and combinations thereof. 前記植物性化学物質は、ポリフェノール類、サポニン類、フラボノイド類、モノテルペン類、硫化アリル類、リコペン類、カロチノイド類、ポリアセチレン、シリマリン、グリシルリジンカテキン類、および、それらの組み合わせからなる群より選択される、請求項2に記載のプロバイオティック組成物。The phytochemicals are selected from the group consisting of polyphenols, saponins, flavonoids, monoterpenes, allyl sulfides, lycopenes, carotenoids, polyacetylene, silymarin, glycyrrhizinate catechins, and combinations thereof. 3. The probiotic composition according to claim 2, wherein the composition is: さらにトレハロースを含む、請求項1に記載のプロバイオティック組成物。The probiotic composition of claim 1, further comprising trehalose. さらに麦芽デキストリンを含む、請求項11に記載のプロバイオティック組成物。The probiotic composition according to claim 11, further comprising malt dextrin. さらにフルクトオリゴ糖を含む、請求項11に記載のプロバイオティック組成物。The probiotic composition of claim 11, further comprising a fructooligosaccharide. 前記ラクトバシラス−カゼイKE01株が、1グラム当たり約10〜1011コロニー形成単位(CFU)の量で存在する、請求項13に記載のプロバイオティック組成物。14. The probiotic composition of claim 13, wherein the Lactobacillus casei strain KE01 is present in an amount of about 10 < 5 > to 10 < 11 > colony forming units (CFU) per gram. 前記プロバイオティック組成物が、動物に投与される巨丸剤、ゲルまたは液体である、請求項1〜14のいずれか一項に記載のプロバイオティック組成物。15. The probiotic composition according to any one of claims 1 to 14, wherein the probiotic composition is a bolus, gel or liquid administered to an animal. 前記動物が、哺乳動物、魚類、鳥類および爬虫類からなる群より選択される、請求項15に記載のプロバイオティック組成物。16. The probiotic composition according to claim 15, wherein said animal is selected from the group consisting of mammals, fish, birds and reptiles. 前記哺乳動物が、ヒト、ウマ、イヌ、ネコ、ウサギ、ヒツジ、ブタおよびウシからなる群より選択される、請求項16に記載のプロバイオティック組成物。17. The probiotic composition of claim 16, wherein said mammal is selected from the group consisting of humans, horses, dogs, cats, rabbits, sheep, pigs, and cows. 前記鳥類が、ニワトリ、シチメンチョウ、キジ、ウズラ、インコおよびオウムからなる群より選択される、請求項16に記載のプロバイオティック組成物。17. The probiotic composition of claim 16, wherein said birds are selected from the group consisting of chickens, turkeys, pheasants, quails, parakeets and parrots. 前記巨丸剤が、ゼラチンカプセル、圧縮錠剤およびジェルカプセルからなる群より選択される、請求項15に記載のプロバイオティック組成物。The probiotic composition according to claim 15, wherein the bolus is selected from the group consisting of a gelatin capsule, a compressed tablet, and a gel capsule. 前記巨丸剤が、ポリマーで内張りした箔膜小包にパッケージングされる、請求項19に記載のプロバイオティック。20. The probiotic of claim 19, wherein the bolus is packaged in a polymer-lined foil membrane packet. 約1〜5重量パーセントの量のATCC受託番号PTA−3945を有する粉末状ラクトバシラス−カゼイKE01株;
約25〜95重量パーセントの量の二糖類;
約0〜10重量パーセントのオリゴ糖;および、
約0〜50重量パーセントの多糖類、
を含む、プロバイオティック組成物。
A powdered Lactobacillus casei strain KE01 having ATCC accession number PTA-3945 in an amount of about 1 to 5 weight percent;
A disaccharide in an amount of about 25-95 weight percent;
About 0 to 10 weight percent oligosaccharide; and
About 0 to 50 weight percent polysaccharide,
A probiotic composition comprising:
ATCC受託番号PTA−3945を有する前記粉末状ラクトバシラス−カゼイKE01株が、1グラム当たり約10〜1011CFUを持ち、且つ約3重量パーセントの量で存在する、請求項21に記載のプロバイオティック組成物。22. The probiotic of claim 21, wherein the powdered Lactobacillus casei strain KE01 having ATCC accession number PTA-3945 has about 10 < 5 > to 10 < 11 > CFU per gram and is present in an amount of about 3 weight percent. Tick composition. 前記二糖類が、約62重量パーセントの量で存在する、請求項21に記載のプロバイオティック組成物。22. The probiotic composition of claim 21, wherein the disaccharide is present in an amount of about 62 weight percent. 前記オリゴ糖が、約5重量パーセントの量で存在する、請求項21に記載のプロバイオティック組成物。22. The probiotic composition of claim 21, wherein the oligosaccharide is present in an amount of about 5 weight percent. 前記多糖類が、約30重量パーセントの量で存在する、請求項21に記載のプロバイオティック組成物。22. The probiotic composition of claim 21, wherein the polysaccharide is present in an amount of about 30 weight percent. 前記二糖類がトレハロースであり、前記オリゴ糖がフルクトオリゴ糖であり、前記多糖類が麦芽デキストリンである、請求項21に記載のプロバイオティック組成物。22. The probiotic composition according to claim 21, wherein said disaccharide is trehalose, said oligosaccharide is fructooligosaccharide, and said polysaccharide is malt dextrin. ATCC受託番号PTA−3945を有し且つ1グラム当たり約10〜1011CFUを有する、約3重量パーセントの粉末状ラクトバシラス−カゼイKE01株;
約62重量パーセントのトレハロース;
約5重量パーセントのフルクトオリゴ糖;および、
約30重量パーセントの麦芽デキストリン;
を含む、プロバイオティック組成物。
With about 10 5 to 10 11 CFU and per gram having ATCC Accession No. PTA-3945, about 3 weight percent of powdered Lactobacillus - casei strain KE01;
About 62 weight percent trehalose;
About 5 weight percent fructooligosaccharides; and
About 30 weight percent malt dextrin;
A probiotic composition comprising:
請求項1、11、12、13、20または26のいずれか一項による有効量のプロバイオティック組成物を、それを必要とする動物に投与することを含む、動物における腸管病原体による疾患を抑制する方法。27. Controlling a disease caused by an enteric pathogen in an animal, comprising administering to an animal in need thereof an effective amount of a probiotic composition according to any one of claims 1, 11, 12, 13, 20 or 26. how to. 前記腸管病原体が、腸管病原性大腸菌(EPEC)、毒素原性大腸菌(ETEC)、サルモネラ−エンテリティディス、エルシナ−シュードツベルクローシスおよびリステリア−モノサイトゲネスからなる群より選択される、請求項28に記載の方法。29. The enteropathogen is selected from the group consisting of enteropathogenic Escherichia coli (EPEC), enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC), Salmonella enteritidis, Ersina-pseudotuberculosis and Listeria monocytogenes. The method described in. 前記動物が、哺乳動物、魚類、鳥類および爬虫類からなる群より選択される、請求項28に記載の方法。29. The method of claim 28, wherein said animal is selected from the group consisting of mammals, fish, birds, and reptiles. 前記哺乳動物が、ヒト、ウマ、イヌ、ネコ、ウサギ、ヒツジ、ブタおよびウシからなる群より選択される、請求項30に記載の方法。31. The method of claim 30, wherein said mammal is selected from the group consisting of humans, horses, dogs, cats, rabbits, sheep, pigs, and cows. 前記鳥類が、ニワトリ、シチメンチョウ、キジ、ウズラ、インコおよびオウムからなる群より選択される、請求項30に記載の方法。31. The method of claim 30, wherein the birds are selected from the group consisting of chickens, turkeys, pheasants, quails, parakeets and parrots. 前記投与する工程が、さらに、ゼラチンカプセル、圧縮錠剤、ジェルカプセル、動物飼料および液体飲料からなる群より選択されたプロバイオティック組成物を含む、請求項28に記載の方法。29. The method of claim 28, wherein said administering further comprises a probiotic composition selected from the group consisting of gelatin capsules, compressed tablets, gel capsules, animal feed and liquid beverages.
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